Relatório - Balança de Corrente

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Universidade Federal de Campina Grande 
Centro de Ciências e Tecnologia
Unidade Acadêmica de Física
Lab. Ótica Eletricidade e Magnetismo
Balança de corrente
Leisa Rocha da Silva MAT: 116111232
Professor: Laerson Duarte 
Turma: 05 
Campina Grande – PB
Agosto de 2017
SUMÁRIO
1 OBJETIVOS...................................................................................................................3
2 INTRODUÇÃO..............................................................................................................4
3 MATERIAL UTILIZADO.............................................................................................6
4 METODOLOGIA...........................................................................................................7
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................8
6 CONCLUSÃO..............................................................................................................10
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................11
8 ANEXOS .....................................................................................................................12
OBJETIVOS
Estudar a Força magnética de um fio com corrente submetido a um campo magnético uniforme.
INTRODUÇÃO
Quando um pedaço de fio reto e muito longo conduz uma corrente elétrica i, um campo de indução magnética B aparece ao seu redor. Para pontos próximos ao fio, as linhas de força, ou mesmo as linhas de campo, são círculos concêntricos ao fio. É possível descobrir o sentido convencional desse campo com a regra da mão direita, onde o dedo polegar aponta no sentido da corrente e os demais dedos apontam no sentido do campo.
Em um campo magnético com uma indução magnética , uma força (força de Lorentz) age em uma carga q movendo-se com velocidade :
O vetor força é perpendicular ao plano determinado pelos vetores e . 
F = q v × B.
A velocidade das cargas transportadas é medida através da corrente elétrica IL. A carga total de elétrons na seção do circuito condutor de comprimento L deve ser formulada da seguinte maneira: como qv = IL tem-se que 
F = IL.L.B
As linhas de campo são perpendiculares ao movimento dos elétrons (v perpendicular a B).
Com isso é possível perceber que com um dispositivo comum, como um ímã, pode-se produzir um campo magnético aproximadamente constante numa dada região e ainda verificar as forças que agem em um fio ou em uma espira com corrente.
A balança de corrente é um dispositivo que permite detectar e medir variações nas forças às quais um condutor é submetido enquanto é percorrido por uma corrente elétrica. Um imã permanente com o formato de ferradura suspenso por um eixo produz um campo magnético em uma espira por onde passa uma corrente i. 
O princípio da balança de corrente é similar ao de uma balança mecânica comum: O condutor (no qual circula a corrente elétrica) é suportado por contatos finos e flexíveis, que permitem mobilidade à balança. 
Para medir a massa inicial na balança primeiro faz-se a medida com uma casa decimal de precisão que é lida na parte inferior do leitor no ponto em que este encontra o zero da parte superior (vernier). A medida da segunda casa decimal é realizada no vernier, no primeiro ponto em que uma das linhas da graduação de baixo coincide com uma linha da graduação do vernier. E ao final somando-se os dois valores, obtemos um valor com precisão de 10-2 gramas.
MATERIAL UTILIZADO 
Balança;
Blocos polares; 
Placas com espiras condutoras retangulares;
Fonte; 
Amperímetro; 
Cabos; 
Teslômetro.
METODOLOGIA
Com a balança montada, conforme a figura 14-5 da apostila, pendurou-se a espira escolhida no braço da balança e equilibrou-a de modo que a seção horizontal do condutor ajustada, no centro do campo uniforme.
Ajustou-se a balança e mediu-se a massa inicial (m0), que é determinada sem campo magnético. Então, o campo magnético é inserido e a massa m é medida, a força magnética é igual à força obtida pela diferença entre as duas leituras de massas (m-m0), que corresponde ao peso necessário para equilibrar a força magnética provocada pela corrente i.
Assim, foi variada a corrente no condutor em intervalos de 0,5 e anotaram-se os valores na Tabela – I. Depois com a corrente fixa em 2,5ª, substituem-se os condutores da corrente e repetiu-se os procedimentos anteriores. Foram anotados os dados na Tabela – II.
Usando o teslômetro mediu-se o campo magnético no centro da abertura do ímã. Observando sempre antes de cada medida que o teslômetro deve ser zerado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Dados:
I = 50 mm = 0,05 m;
N° da espira: 2
mo= 38,89 g = 38,89x10-3kg
	I(A)
	0,5
	1,0
	1,5
	2,0
	2,5
	3,0
	3,5
	3,8
	m1(g)
	39,41
	39,95
	40,55
	41,21
	41,84
	42,51
	43,13
	43,41
	M = (m1 – mo) (g)
	0,52
	1,06
	1,66
	2,32
	2,95
	3,62
	4,24
	4,52
	Fpeso (N)
	0,0051
	0,0104
	0,0163
	0,0228
	0,0289
	0,0355
	0,0416
	0,0443
Tabela – I
Em seguida, fixou-se a corrente em I=2,5, os condutores de corrente foram sendo variados de acordo com os tipos disponíveis no laboratório e os procedimentos anteriores foram repetidos. Os resultados obtidos foram anotados na tabela II.
	Comprimento da Espira de Corrente (L)
	Massa (m0)
	Massa (m)
	M = m – m0
	Fpeso = Mg
(N)
	12,5 mm
	31,85
	32,35
	0,50
	4,9
	25,00 mm
	31,14
	32,07
	0,93
	9,1
	50,00 mm
	36,61
	38,38
	1,77
	17,4
	100,00 mm
	38,89
	41,84
	2,95
	28,9
Tabela - II
Finalmente, utilizando um teslômetro, o campo magnético no centro da abertura de 1 cm do imã permanente foi medido. O resultado obtido:
B= 85,0 mT
Com os dados obtidos, é possível realizar a análise quantitativa do processo físico. Primeiramente, plota um gráfico F x I com os dados obtidos na Tabela I para obter o valor do campo magnético B. O produto L.B (onde L é o comprimento horizontal do condutor) é igual à inclinação do gráfico. 
 Utilizando a equação F=ILB, é possível determinar o campo magnético. 
F = IL. L. B
 
Então L. B = 
m = L. B,
Logo, 
 
Assim,
	
Comparando este valor com o valor obtido a partir da medição com o teslômetro, obtém-se um erro percentual de:
Da mesma forma, com os dados obtidos na Tabela II, constrói um gráfico F x L para espiras de tamanhos variados. O produto IL.B (onde IL é a corrente na espira) é igual à inclinação da reta. 
Logo,
Comparando este valor com o valor obtido a partir da medição com o teslômetro, obtém-se um erro percentual de:
Gráfico em ANEXOS.
CONCLUSÃO
Com a finalização do experimento foi possível determinar a força magnética e um campo magnético conhecendo a força peso obtida no procedimento experimental, a corrente e o comprimento das espiras utilizadas. 
Após a análise dos gráficos e realização dos cálculos obtivemos um erro consideravelmente alto. Tais erros podem ser justificados por erros de leitura e observação das medidas, erros nos cálculos, influência de fatores externos, já que a balança é sensível a impactos que ocorreram na bancada. Além disso, campos magnéticos externos podem ter influenciado na geração de erros altos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NASCIMENTO, Pedro Luiz do. Apostila auxiliar do Laboratório de Eletricidade e Magnetismo da Universidade Federal de Campina Grande, 2014.
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/CampoMagnetico/campo.php
Apostila de Experimental II
ANEXOS
-Cálculo para o gráfico de F x I:
-Eixo x (I):
Módulo de x:
Passo e Degrau:
Equação da escala:
Pontos do eixo x:
-Eixo y (F):
Módulo de y:
Passo e Degrau:
Equação da escala:
Pontos do eixo y:
-Cálculo para o gráfico 2 de F x L:
-Eixo x (L):
Módulo de x:Passo e Degrau:
Equação da escala:
Pontos do eixo x:
-Eixo y (F):
Módulo de y:
Passo e Degrau:
Equação da escala:
Pontos do eixo y: