Física 3 Experimento Magnetismo

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Experimento 5 
Campo Magnético 
 
 
Componentes: 
 
Victor de Azevedo Folly n° 201402345372 
Dayane Silveira Martins n° 201707270775 
Dalila Gomes n° 201708054936 
Gleycianni Macário n° 201707270783 
 
 
 
 
 
 
Data: 26/10/2017
 
Objetivos do Experimento: 
- O que se planeja se alcançar? 
O objetivo do experimento é visualizar a formação de campos elétricos alterando a 
direção da passagem da corrente elétrica, observar as forças de atração e repulsão nos 
polos de bússolas e em imãs nos campos magnéticos formados e a diferença de 
potencial elétrico gerado a partir do campo magnético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução Teórica 
 
Magnetismo se define como a capacidade de atração em imãs, ou seja, a capacidade que 
um objeto possui de atrair outros objetos. Os imãs naturais são por pedaços de ferro 
magnético ou rochas magnéticas como a magnetita (óxido de ferro Fe 3O4). Os imãs 
artificiais são produzidos por ligas metálicas, como por exemplo, níquel-cromo. 
Magnetismo sob o ponto de vista químico O fenômeno do magnetismo pode ser 
explicado através das forças dipolo. 
Por exemplo, os materiais possuem dois diferentes polos, quando entram em contato 
com outros materiais os polos iguais se repelem e os polos opostos se atraem. Este 
fenômeno recebe a denominação de “dipolo magnético” e pode ser considerado uma 
grandeza. A força do imã é determinada por essa grandeza. Os próprios átomos são 
considerados imãs, por exemplo, com polos norte e sul. As bússolas magnéticas 
trabalham com base no magnetismo. 
 Processo de funcionamento: 
 
Um imã pequeno e leve e encontra no ponteiro das bússolas, este imã estabelece ao seu 
redor um campo magnético e está equilibrado sobre um ponto que funciona como pivô: 
sem atrito e de fácil movimento. 
Quando o imã é situado em um campo de outro imã, esse tende a se alinhar ao campo de 
referência. A Terra possui um campo magnético que funciona como referencial para o 
funcionamento da bússola. 
A bússola é um dispositivo extremamente simples, como a Terra é um imã e a bússola 
também, surge uma atração magnética. 
E não importa onde você esteja, ao segurar uma bússola, ela vai apontar sempre para o 
Polo Norte, isto porque o campo magnético da Terra faz com que o ponteiro aponte 
nesta direção. 
A força magnética, ou força de Lorentz, é resultado da interação entre dois corpos 
dotados de propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento. No 
caso das cargas elétricas, a força magnética passa a existir quando uma partícula 
eletricamente carregada se movimenta em uma região onde atua um campo magnético. 
Considerando que uma carga pontual Q, com velocidade v, é lançada em uma região 
onde existe um campo magnético uniforme B, passa a atuar sobre ela uma força 
magnética com intensidade dada pela seguinte equação: 
F = Q*v*B*senα 
α é o ângulo entre os vetores da velocidade v e do campo magnético B. 
A direção do campo magnético é perpendicular ao plano que contém os vetores v e B, e 
o sentido é dado pela regra da mão direita. 
 
Observe a figura 1 abaixo. 
 
 
 
A regra da mão direita mostra o sentido da velocidade, do campo e da força magnética. 
Veja que o dedo médio aponta na direção da velocidade v em que a carga está 
movimentando-se, já o indicador indica a direção do campo magnético B. O polegar 
aponta no sentido da força magnética F. 
 
 
O movimento adquirido pela carga elétrica ao entrar em contato com o campo 
magnético depende do ângulo em que ela foi lançada: Quando a partícula lançada 
possui velocidade paralela às linhas de indução do campo magnético, a força magnética 
é nula. 
Observe que, nesse caso, o ângulo α = 0º ou α = 180 º. 
A equação que utilizamos para calcular a força é: 
F = Q*v*B*senα. 
E o sen 0º = sen 180º = 0 
Substituindo na equação, teremos: 
F = Q*v*B*0 
F = 0 
Se a força é igual a zero, a partícula mantém-se com a mesma velocidade e realiza 
movimento retilíneo uniforme na mesma direção do campo magnético. 
Partícula lançada perpendicularmente ao campo magnético: o ângulo entre v e B ser á α 
=90º. 
Como sen 90º = 1, teremos: 
F = Q*v*B*sen 90 
F = Q*v*B*1 
F = Q*v*B 
O movimento executado pela partícula é circular e uniforme, e o raio de sua trajetória é 
obtido da seguinte forma: 
F = Fcp 
Sabemos que: 
F = Q*v*B e Fcp = m*v2/R 
Igualamos as expressões e obtemos: 
Q*v*B = m*v2/R 
R = m*v/Q*B 
Quanto maior for a massa da partícula, maior será o raio de sua trajetória. partícula 
lançada obliquamente às linhas de campo: Nesse caso, devemos considerar as 
componentes x e y do vetor velocidade. 
A velocidade v x tem o mesmo sentido que as linhas de campo magnético, enquanto v y 
é perpendicular. A resultante da velocidade ocasiona um movimento circular e 
uniforme, com direção perpendicular ao vetor B, que pode ser denominado de helicoidal 
uniforme. 
A unidade de medida da força magnética é a mesma de qualquer outro tipo de força: o 
Newton. 
Existem inúmeras aplicações da força magnética, dentre elas, podemos citar os seletores 
de velocidade, motores elétricos e galvanômetros. 
LEI DE AMPÈRE 
 
 
 
Uma das revoluções mais marcantes na física foi a descoberta feita por Hans Cristian 
Oersted, onde através de seus experimentos comprovou a existência de um campo 
magnético ao redor de um fio quando esse era percorrido por uma corrente elétrica. 
Embora Oersted tenha descoberto que um fio percorrido por uma corrente elétrica gera 
um campo magnético a sua volta, foi André Marie Ampère quem, matematicamente, 
deduziu esse campo. Podemos dizer que o grande feito de Ampère foi ter desenvolvido 
uma famosa lei chamada de Lei de Ampère. 
A lei de Ampère, como ficou conhecida, estabelece o campo magnético ( ) gerado por 
um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, a uma 
distância (R) do condutor. 
Matematicamente, o vetor campo magnético ( ) é determinado pela seguinte equação: 
 
Onde o termo μ é uma constante conhecida como permeabilidade magnética do vácuo. 
Por comodidade matemática, essa constante foi definida como: 
 
μ = 4π .10-7T.m/A 
Sendo esse um valor convencional, que pode ter seu número infinito de algarismos 
significativos por causa do valor de π, pode-se adotar para permeabilidade magnética do 
vácuo ou do ar o valor abaixo (quando expresso com dois algarismos significativos): 
μ = μar = 1,3 .10
-6
T.m/A 
 
A direção e o sentido do vetor campo magnético são dados pela regra da mão direita, 
lembrando que o vetor é sempre tangente às circunferências imaginárias descritas em 
torno do condutor, em planos perpendiculares. 
 
Regra da mão direita 
Ao nos depararmos com um problema que envolve o campo magnético gerado por uma 
corrente elétrica, geralmente encontramos dificuldades para determinar a direção e o 
sentido do vetor indução . 
 De acordo com o Experimento de Oersted, ao se colocar uma bússola próxima a um fio 
percorrido por uma corrente elétrica, a agulha dessa bússola sofre um desvio. Assim, 
Oersted concluiu que, a exemplo dos imãs, toda corrente elétrica gera, no espaço ao seu 
redor, um campo magnético. 
 A grande pergunta é: Qual a direção e o sentido de desvio dessa agulha? 
 A forma mais fácil para se determinar essa direção e sentido é a utilização da regra da 
mão direita. 
 
 
 
 
 
 
 
Observe a figura abaixo: 
 
 
O polegar está indicando o sentido da corrente elétricaque está atravessando o fio, 
enquanto os demais dedos estão dobrados envolvendo o condutor em uma região onde 
seria colocada a bússola. Observamos aqui que os dedos indicam o giro do polo norte da 
agulha da bússola. 
Esse sentido é o mesmo do vetor indução magnética , gerado pela corrente elétrica. 
 Veja os exemplos: 
Um condutor, quando percorrido por uma corrente elétrica i, situa-se, no plano da tela 
do seu monitor, próximo a um ponto P (à direita do condutor). 
 
 
Concluímos que o vetor no ponto P está entrando no plano da tela. A representação 
do vetor entrando no plano da tela é: 
 
2) O condutor percorrido pela corrente elétrica i e o ponto P (à esquerda do condutor) 
estão situados no mesmo plano da tela de seu monitor. Pela regra da mão direita, 
podemos concluir que o vetor , no ponto P, está saindo do plano da tela. 
 
 
A representação do vetor saindo do plano da tela é: . 
 
Podemos então concluir que o vetor campo magnético é perpendicular a P. Em 
outras, é perpendicular ao plano da palma da mão direita espalmada. 
 
 
 
Introdução Experimental. 
Nessa etapa do relatório será descrito quatro experimentos realizados, com seus 
objetivos a serem alcançados, os materiais utilizados e ao seu procedimento realizado 
em cada um. 
Será denominado de Experimento 1, 2, 3 e 4. 
 
 
Experimento 1 
 
Objetivo: 
Observar o campo magnético produzido através do alinhamento dos pins (giro) dos 
elétrons. 
Equipamentos utilizados nesse experimento: 
- Bússola 
- Imã Neodímio 
 
Procedimentos realizados nesse experimento 1: 
A bússola é apoiada na bancada, é observado que a bússola aponta para o Norte está 
direcionada para o campo magnético da terra. Em seguida aproximamos o imã neodímio 
da bússola e é observado que na bússola houve uma mudança na direção da ponteira 
para o Norte, percebendo que o imã alterou o campo magnético da bússola, fazendo 
com que segue o campo magnético gerado pelo imã. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 2 
 
Objetivo: 
Observar o campo magnético devido a passagem de corrente em um fio. 
 
Equipamentos utilizados nesse experimento 2: 
 
-Fonte de energia 
-Cabo 
-Bússola 
-Interruptor (disjuntor) 
 
Procedimentos realizados nesse experimento 2 
Ligando o conjunto, fonte, cabos e interruptor e é colocado a bússola em cima de um 
dos cabos, percebe-se que a o ponteiro Norte da bússola está apontando para a direção 
correta. Ligando o interruptor na posição para cima e percebemos que o ponteiro Norte 
altera a sua direção. Ligando o interruptor para a posição para baixo, percebemos que o 
ponteiro Norte altera a sua direção novamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 3 
 
Objetivo: 
Observar o campo magnético gerado em uma espira. 
 
Equipamentos utilizados nesse experimento: 
- Multímetro 
- Bobina 
- Cabos 
- Ímã 
 
Procedimentos realizados nesse experimento: 
Nesta parte do experimento utiliza se o multímetro ligado por cabos ao equipamento. 
É ligado o multímetro utilizando uma ponteira, ao aproximar o ímã da bobina há uma 
variação que é informada pelo multímetro 00~0,3 fizemos movimento de um lado para 
o outro (vai e vem) com certa frequência e foi observado que a rotação de elétrons em 
torno da bobina gera a ocorrência de corrente elétrica indicadas no multímetro, parada 
não gera. 
 
 
Experimento 4 
 
Objetivo: 
Observar os efeitos do magnetismo em uma folha de papel com limaria de ferro 
 
Equipamentos utilizados nesse experimento 4: 
- Limaria de ferro 
- Folha de papel A4 
- Ímã 
 Procedimentos realizados nesse experimento 4: 
 No experimento, dispõe por cima do papel A4 a limaria de ferro e o ímã por debaixo do 
papel, movimenta- se embaixo da folha o ímã, percebe -se que um acúmulo de limaria 
está ficando perpendicular ao plano da folha. Próximas ao ímã as limalhas magnetizam-
se, 
transformando-se em pequenos ímãs, capazes de atrair outras limalhas, cada partícula da 
limalha se comporta como uma pequena agulha magnética que se orienta na direção das 
linhas de indução. 
 
Nota- se a ocorrência de campo magnético, onde esta parte perpendicular indica o 
movimento do campo magnético ''saindo''. 
Por convenção, considera-se que, no campo exterior a um ímã, as linhas de campo saem 
pelo polo norte e entram pelo polo sul. 
 
 
Conclusão 
 
Os experimentos realizados sobre magnetismo foi notado como um campo magnético 
de um imã pode interferir em uma bússola, como por exemplo, no experimento 1 que 
foi percebido, que foi alterando o seu campo magnético da bússola fazendo com que ela 
desobedeça o campo magnético que ela segue, no caso da Terra, e seguir o campo 
magnético realizado pelo imã neodímio, isto se deve pelo campo magnético gerado pelo 
imã ser mais forte que o campo magnético da Terra. No Experimento 2, foi percebido 
que a direção da corrente girando para um lado ou para o outro, como foi feito quando 
se colocou o interruptor no modo para cima ou para baixo, isso se deve percebendo a lei 
de Ampere, onde se utiliza a regra da mão direita percebe que o campo gira de acordo 
com a direção intensidade da corrente existente. No experimento 3, sobre a geração de 
elétrica a partir campo de magnético com uma bobina, percebe-se que com uma certa 
frequência de movimentos ocorre a geração de elétrica, medida a partir do multímetro. 
No experimento 4 percebe-se a atração do metal com o imã criado a partir formação de 
campo magnético gerado pelo imã, onde as cristas criadas pelo metal podem ser 
entendidas como a formação do polo positivo do imã, ou polo negativo, dependendo da 
posição em que o imã está apoiado. Esse fenômeno de atração se deve por causa dos 
polos que sofreram uma atração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia 
Acessado 02.11.2017 http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-regra-mao-direita.htm 
Acessado em 03.11.2017 http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/lei-ampere.htm