Experimento de Fisica 004 AV2 MAGNETISMO

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
CIVIL / PRODUÇÃO
FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL III
2° Semestre – 2017
Experimento nº 004
Nome do Experimento: Magnetismo
Alunos:
 	
NOME: Rogerio Brito de Oliveira		 MATRÍCULA: 201602594929 
NOME: Fabio Lopes da Silva			 MATRÍCULA: 201603151419
NOME: Kelly Vieira dos Santos		 MATRÍCULA: 201601331231 
NOME: Letícia Alves Andrade 		 MATRÍCULA: 201603345991
NOME: Aline de Souza Freire 		 MATRÍCULA: 201505616841
NOME: Crislete Souza Vieira 		 MATRÍCULA: 201602282153
Sumário
1 – Objetivo...................................................................................................................................03
2 – Definições...............................................................................................................................03
3 – Experiência.............................................................................................................................08
4 – Conclusão...............................................................................................................................09
5 – Referência...............................................................................................................................09
1 - OBJETIVO
O objetivo da experiência realizada no laboratório de física, foi de demonstrar visualmente a existência do campo magnético, reconhecer a validade das leis de Faraday e Lenz, bem como a aplicação de suas regras e a aplicação dos conceitos de Campo Magnético e linhas de campo.
2 - DEFINIÇÕES
Magnetismo 
Magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão observado entre determinados corpos, chamados ímãs, entre ímãs e certas substâncias magnéticas (como ferro, cobalto ou níquel) e também entre ímãs e condutores que estejam conduzindo correntes elétricas. Todo ímã apresenta duas regiões distintas, em que a influência magnética se manifesta com maior intensidade. Essas regiões são chamadas de pólos do ímã. Esses pólos possuem comportamentos diferentes na presença de outros ímãs, e são denominados Norte (N) e Sul (S). 
Tem-se a impressão de que os pólos do ímã são idênticos, mas isso não é verdade, pois, suspendendo-se o ímã horizontalmente por um fio atado ao seu centro, verifica-se que, após uma série de oscilações, ele volta sempre à mesma extremidade sensivelmente para o norte e a outra para o sul. Denomina-se por isso pólo norte a extremidade que se volta para o norte, e polo sul a outra.
Chamamos de ÍMÃ TEMPORÁRIO aquele que se comporta como um ímã somente quando em contato ou nas proximidades de outro ímã.
Atrações e Repulsões 
A diferente natureza dos polos de um ímã, já posta em evidência devido à sua orientação particular, evidencia-se mais ainda quando se notam as ações que os polos de um ímã exercem sobre os polos de outro ímã.
Aproximando-se do polo norte de um ímã o pólo sul de outro ímã, nota-se uma atração. A partir da figura acima, podemos enunciar a lei da força magnética: Pólos da mesma natureza se repelem e de naturezas diferentes se atraem.
Campo magnético
Assim como a força gravitacional e a força elétrica, a força magnética é uma interação à distância, ou seja, não necessita de contato. Dessa forma, associamos aos fenômenos magnéticos a idéia de campo, assim como nos fenômenos elétricos. Conseqüentemente, dizemos que um ímã gera no espaço ao seu redor um campo que chamamos de Campo Magnético (B→B→). O campo magnético interage com outros ímãs, com as substâncias magnéticas e com correntes elétricas.
O campo magnético B é definido, em termos da força magnética exercida sobre uma carga elétrica em movimento
Fb = qv x B,
onde q é a carga que gera o campo e v a velocidade.
Linhas de Campo Magnético
Para se evidenciar a extensão de um campo magnético, espalha-se limalha de ferro em uma folha de papel sob a qual se encontra um ou mais ímãs. Os pedacinhos de limalha de ferro dispõem-se segundo linhas curvas que ligam os pólos norte e sul, chamadas linhas de campo ou linhas de força.
Por convenção, considera-se que, no campo exterior a um ímã, as linhas de campo saem pelo pólo norte e entram pelo pólo sul do íma.
Propriedade dos imas 
Os pólos de um ímã são inseparáveis. Não é possível partir um ímã em duas partes para separar o pólo norte do pólo sul. Serrando-se um imã transversalmente, obtêm-se dois novos imãs completos, isto é, surgem na secção de corte pólos contrários aos das respectivas extremidades.
Quando partimos ao meio um ímã em barra, obtemos dois novos ímãs. 
Quando aquecemos um ímã acima de uma determinada temperatura, ele deixa de gerar campo magnético. Os ímãs de níquel perdem sua capacidade quando aquecidos a 350ºC, os de ferro a 770ºC e os de cobalto a 1.100ºC. Essas temperaturas são chamadas de temperaturas de Curie.
Quando aquecemos um ímã ele perde suas propriedades magnéticas.
Bússolas
São aparelhos que servem para a orientação dos viajantes, que usam como ponteiro uma agulha magnetizada, ou seja, se comportando como um ímã. 
Uma bússola sempre tende a orientar-se paralelamente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o pólo norte da bússola apontando no sentido do campo. 
A agulha da bússola sempre para o polo norte magnético da Terra
Magnetismo terrestre
A Terra exerce sobre uma agulha magnética a mesma ação que um poderoso ímã. A Terra pode ser então considerada como um grande ímã, cujos pólos magnéticos estão próximos dos pólos geográficos.
A Terra exerce sobre uma agulha magnética uma ação que tende a fazer a agulha orientar-se paralelamente ao campo magnético. Chama-se pólo norte de uma agulha magnética (bússola) a extremidade que sempre está voltada para o pólo norte da Terra e pólo sul a extremidade que se dirige para o pólo sul da Terra. Observe que, como o pólo Norte Geográfico da Terra atrai a extremidade norte da bússola, ele deve ter as características de um pólo sul magnético. 
O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos pólos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul). 
Definição de Linhas do Campo Magnético
O campo magnético pode ser representado através de linhas de campo onde: A direção da tangente a uma linha de campo magnético, em qualquer ponto, mostra a direção de B naquele ponto e o espaçamento das linhas de campo é uma medida do módulo de B. Portanto, o campo magnético é mais forte onde as linhas estão mais próximas umas das outras.
Campo Magnético em um condutor Retilíneo.
O módulo de B depende somente da corrente e da distância perpendicular r ao fio. As linhas formam círculos concêntricos ao redor do fio, o aumento no espaçamento das linhas com o aumento da distância ao fio, representa um decréscimo de 1/r no módulo de B.
B = 0.i / 2.r
Campo Magnético em dois condutores paralelos.
O campo magnético que um condutor a causa em um condutor b:
Ba = 0.ia / 2.d
Dois fios longos e paralelos, transportando correntes, exercem forças um sobre o outro, sendo que a força entre dois condutores a e b define-se:
Fba = 0.L.ib.ia / 2.d, sendo L o comprimento do condutor e d a distância entre eles.
onde q é a carga que gera o campo e v a velocidade.
Definição de Linhas do Campo Magnético
O campo magnético pode ser representado através de linhas de campo onde: A direção da tangente a uma linha de campo magnético, em qualquer ponto, mostra a direção de B naquele ponto e o espaçamento das linhas de campo é uma medida do módulode B. Portanto, o campo magnético é mais forte onde as linhas estão mais próximas umas das outras.
Campo Magnético em um condutor Retilíneo.
O módulo de B depende somente da corrente e da distância perpendicular r ao fio. As linhas formam círculos concêntricos ao redor do fio, o aumento no espaçamento das linhas com o aumento da distância ao fio, representa um decréscimo de 1/r no módulo de B.
B = 0.i / 2.r
Campo Magnético em dois condutores paralelos.
O campo magnético que um condutor a causa em um condutor b:
Ba = 0.ia / 2.d
Dois fios longos e paralelos, transportando correntes, exercem forças um sobre o outro, sendo que a força entre dois condutores a e b define-se:
Fba = 0.L.ib.ia / 2.d, sendo L o comprimento do condutor e d a distância entre eles.
Campo Magnético em um solenóide
O Campo magnético em um solenóide é a soma vetorial dos campos criados por cada uma de suas espiras.
B = 0.N .i / L, onde N é o número de espiras e L o comprimento.
Lei de Faraday-Neumann-Lenz,
Ou lei da indução eletromagnética, é uma lei da física que quantifica a indução eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo magnético variável ou por um circuito em movimento em um campo magnético constante. É a base do funcionamento dos alternadores, dínamos e transformadores.Tal lei é derivada da união de diversos princípios. A lei da indução de Faraday, elaborada por Michael Faraday em1831, afirma que a corrente elétrica induzida em um circuito fechado por um campo magnético, é proporcional ao número de linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de tempo.
3 - EXPERIÊNCIA CAMPO MAGNÉTICO
Material Utilizado
Para a realização da experiência com o intuito de observar a orientação das linhas de campo magnético, foram utilizados os seguintes materiais:
- Uma Fonte de Alimentação;
- Uma base com duas bobinas, conforme imagem abaixo;
- Uma chave inversora liga – desliga;
- conexões de pino banana;
- Limalha de ferro;
- Multímetro;
Campo Magnético gerado em dois condutores
Procedimento
Para podermos visualizar as linhas de campo magnético, foi realizado a ligação como mostra nas imagens anterior, sendo que a limalha de ferro foi despejada sobra uma placa acrílica onde foi possível observar a orientação das linhas de campo magnético. Neste caso, a limalha passa a se comportar como um ímã natural, enquanto estiver na presença de um campo.
Como a limalha de ferro tem pouca massa, ela não apenas alinha seus dipolos magnéticos como também ajusta-se na direção do campo. Isto ocorre pois o campo magnético é mais forte em alguns pontos do que em outros e uma ponta da limalha é puxada com mais força do que a outra, acabando por alinhá-la com o campo. 
4 - Conclusão
Pode-se concluir que o experimento atingiu o objetivo proposto para o aprendizado, conseguiu-se visualizar com clareza a formação do campo magnético, quando aplicada uma corrente elétrica no circuito e pôde-se notar o seu comportamento.
Entre dois condutores paralelos, foi possível observar a oposição do sentido das correntes, o que causou uma aproximação das linhas de campo entre os dois condutores.
5 - Referências
Frederick J. Keller; W. Edward Gettys; Malcolm J. Skove. Física Volume 2, Editora Makron Books
HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 3. Rio de Janeiro: LTC, 1991, 300p.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magnético Acesso em: 20/11/2010