Relatorio fisica III

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RELÁTÓRIO DE AULA PRÁTICA
Ana Cristine Dahmer, Débora Magro, Larissa Ritter
Instituto Federal Catarinense – Campus Concórdia
Professor: Jucimar Peruzzo
Curso: Bacharelado em Engenharia de Alimentos
Disciplina: Física III
Data: 26/06/2017
OBJETIVOS 
Reproduzir o experimento de Oersted.
Verificar o funcionamento de um eletroímã e de um motor elétrico primitivo.
Verificar o fenômeno da indução eletromagnética.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Prática I:
O conceito de polo magnético pode parecer semelhante ao de carga elétrica. A primeira evidência da relação entre o magnetismo e o movimento de cargas foi descoberto em 1819 pelo cientista dinamarquês Hans Christian Oersted. Ele verificou que a agulha de uma bússola era desviada por um fio conduzindo uma corrente elétrica. O campo magnético produzido por um elemento de corrente é dado pela lei de Biot-Savart, onde r é a distância do ponto até o fio.
A intensidade de devido à corrente num fio retilíneo longo origina-se da lei de Biot-Savart, sendo dada por:
Prática II:
Um ímã é definido com um objeto capaz de provocar um campo magnético à sua volta e pode ser natural ou artificial.
Um ímã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como por exemplo, a magnetita, e um ímã artificial é feito de um material sem propriedades magnéticas, mas que pode adquirir permanente ou instantaneamente características de um ímã natural. Os ímãs artificiais podem ser ímãs permanentes e eletroímãs.
Um ímã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são chamados ferromagnéticos.
Os materiais ferromagnéticos são constituídos de um número muito grande de pequenos ímãs naturais, conhecidos como dipolos magnéticos elementares. Sem a influência de um campo magnético externo, estes dipolos são todos desalinhados, de forma que a soma total de seus campos magnéticos é nula. Ao inserirmos um núcleo de ferro, que é um material ferromagnético, dentro de um solenoide, o campo magnético deste irá alinhar os dipolos magnéticos fazendo com que campos magnéticos dos dipolos se somam e resultem em um novo campo magnético devido ao prego.
Um solenoide constitui-se de um fio condutor enrolado de tal modo que forme uma sequência de espiras em forma de tubo. Se por ele passar uma corrente elétrica, gera-se um campo magnético no sentido perpendicular à uma seção reta do solenoide. Este arranjo em forma de tubo faz com que apareçam no solenoide polaridades norte e sul definidas, tal como um ímã natural. O conjunto de um solenoide com um núcleo de material ferromagnético é chamado de eletroímã. As características dos eletroímãs dependem da passagem de corrente pelo condutor; ao cessar a passagem de corrente cessa também a existência do campo magnético.
Prática III:
Os motores elétricos são de grande importância na sociedade contemporânea, são dispositivos que convergem energia elétrica em energia mecânica de baixo custo, a maioria dos motores funcionam pelo eletromagnetismo.
Existe uma espira, que gira em torno de um eixo, chamado rotor. O rotor possui um momento magnético e está situado entre polos opostos de um imã permanente, existindo um campo magnético que exerce o torque sobre o rotor. O movimento do rotor ocorre devido a uma força magnética, oriunda da interação entre correntes elétricas e campos magnéticos. 
Prática IV:
Após a descoberta de que a corrente elétrica cria campos magnéticos, os seus descobridores resolveram pesquisar o fenômeno inverso, isto é, saber se um campo magnético era capaz de produzir corrente elétrica. Depois de alguns anos, o inglês Michael Faraday conseguiu provar experimentalmente, este fenômeno foi chamado de indução eletromagnética.
O fluxo de indução magnética , tem intensidade dada por onde θ é o ângulo entre o campo magnético e a reta normal de sua superfície plana de área , sendo imersa em um campo magnético uniforme.
Quando aproximamos um imã de um solenoide, altera-se o fluxo magnético no interior do campo, neste momento é criado uma corrente elétrica induzida, que é chamada de indução eletromagnética. Quando afastamos o imã do solenoide há uma variação negativa do fluxo magnético, também gerando uma corrente elétrica induzida. A velocidade do imã influenciará a corrente.
A força eletromotriz é mais intensa, quanto mais rápido for a variação do fluxo magnético , como a força eletromotriz surge a cada volta de um solenoide, o total da força motriz no circuito á a soma dos valores individuais. Se cada espira sofre aproximadamente a mesma força eletromotriz temos:
Prática v:
Um transformador é constituído por um núcleo, feito de um material altamente imantável, e duas bobinas com número diferente de espiras isoladas entre si. Não existe contato elétrico entre as bobinas ou entre uma bobina e o núcleo. Não possui partes móveis e são capazes de aumentar ou reduzir valores de tensão elétrica nos circuitos. 
A corrente variável no circuito primário gera no secundário um fluxo de indução magnética variável. Esse fluxo propaga-se pelo núcleo e atinge o circuito secundário, onde induz uma força eletromagnética também variável. 
MATERIAL UTILIZADO 
Uma fonte de baixa tensão.
Uma bússola.
Cabos conectores. 
Uma chave 3 posições (liga, desliga e inverte).
Um eletroímã.
Materiais ferromagnéticos.
Uma chave liga-desliga.
Um motor elétrico (espira e suporte).
Um ímã plano.
Um imã em forma de U (duas hastes paralelas).
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Prática I:
Conectamos o cabo na fonte, em série com chave, colocamos o cabo esticado sobre a bússola em paralelo à sua agulha e invertemos o sentido da corrente no fio. Repetiu-se o experimento com ambos os fios (positivo e negativo).
Prática II:
Ligamos o eletroímã à fonte e aproximamos materiais ferromagnéticos variando a intensidade da corrente que passava pelo eletroímã.
Prática III:
Com os cabos foi realizado uma conexão entre o motor e a fonte, em seguida foi colocado um imã entre o motor e a espira dando um pequeno impulso na espira para que entrasse em movimento de rotação. Em seguida foi tirado o imã, e foi aproximado um outro imã na forma de U, também dando um impulso para que entre em movimento.
Prática IV:
Conectamos os terminais do solenoide no voltímetro, aproximamos o imã e observamos o surgimento da força eletromotriz. A força eletromotriz surgiu também quando mantivemos o imã parado e movimentamos somente o solenoide. 
A força eletromotriz no solenoide surge quando ocorre o movimento tanto do imã como do solenoide pois este movimento faz surgir uma corrente induzida. Só conseguimos observar esta corrente se houver o movimento entre o solenoide e o imã, caso o movimento pare a corrente deixa de existir. 
A corrente induzida ocorre a partir do trabalho executado em cada unidade de carga responsável para produzir a corrente e colocar em movimento os elétrons de condução, este processo é chamado de força eletromotriz induzida, o processo de produzira a corrente e a força eletromotriz é chamado de indução e quanto mais rápido é o movimento do imã ou do solenoide, maior será a corrente.
Prática v:
Colocamos dois solenoides próximos, o primeiro conectado a uma fonte e a uma chave liga-desliga; o segundo a um voltímetro. Em seguida abrimos e fechamos a chave no circuito primário variando a corrente no mesmo.
ANÁLISE DE DADOS
Prática I:
A bússola é um ímã alinhado ao campo magnético da Terra, quando existe a presença de outro campo magnético há também a mudança em sua orientação. Um fio conduzindo corrente elétrica gera ao seu redor um campo de indução magnética cujo o sentido depende do sentido da corrente, fazendo assim a agulha da bússola oscilar ao passar corrente pelo fio. A direção da oscilação da agulha depende do sentido da corrente pois diferentes sentidos de correntes geram diferentes sentidos do campo magnético.
Quando a bússola foi colocada diretamente embaixo do fio positivo o sentido da oscilaçãoda agulha foi anti-horário e ao inverter o sentido da corrente a agulha oscilou no sentido oposto, já quando era o fio negativo o sentido da oscilação era horário e ao inverter o sentido da corrente a oscilação deu-se no sentido oposto.
Prática II:
Um solenoide passa a se comportar como um eletroímã ao passar uma corrente por ele. Ao alterarmos a intensidade da corrente, a intensidade do ímã alterou também, quanto maior a intensidade da corrente, maior a intensidade do imã. Quando ocorreu a passagem de corrente elétrica no condutor, gerou-se um campo magnético e, ao aumentarmos a intensidade da corrente, aumentamos também a força do campo.
Prática III:
 A espira funciona como um eletroímã, somente com a fonte ligada nada acontece, mas quando aproximamos o imã da espira e impulsionamos, ele entra em movimento de rotação, pela interação do campo magnético gerado pela fonte e o campo magnético do imã, que passa pelo motor.
Prática IV:
Podemos dizer que com a movimentação de um imã próximo de um solenoide, em um circuito fechado, é possível produzir uma corrente elétrica e esta corrente elétrica produzirá um campo magnético, no qual recebe o nome de indução eletromagnética e a corrente gerada neste processo é chamada de corrente induzida.
Este circuito pode manter a velocidade mais ou menos constante, detectando as variações da intensidade da corrente na espira.
Prática v:
Ao abrirmos o circuito primário, com a passagem de corrente, foi gerado um campo magnético,. que produziu um fluxo magnético sobre o circuito secundário. Quando variâmos a corrente no primeiro circuito, variâmos também o fluxo magnético sobre o segundo, induzindo assim uma força eletromotriz que foi detectado pelo voltímetro conectado ao segundo solenoide.
CONCLUSÕES
Os conceitos apresentados são extremamente importantes para diversas aplicações tecnológicas, fazem parte do eletromagnetismo.
Com a descoberta do eletromagnetismo, foi possível criar equipamentos indispensáveis atualmente, como motores elétricos, fornos micro-ondas, cartões magnéticos, entre outros. A importância desta teoria da física pode ser vista todos os dias, nos mais variados equipamentos elétricos e eletrônicos, que não existiriam sem estes estudos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, David. Fundamentos da Física, volume 3: Eletromagnetismo. Tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi – Rio de Janeiro: LTC, 2009.
PAUL, Clayton R. Eletromagnetismo para Engenheiros: com Aplicações a Sistemas Digitais e Interferência Eletromagnética. Trad. Marcelo de F. Guimarães; Rev. Técnica Paulo Cesar P. Ferrreira. Rio de Janeiro: LTC 2006.
SADIKU, Matthew N. O. Elementos de Eletromagnetismo. Trad. Liane L. Loder e Jorge A. Lisboa. 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.
WENTWORTH, Stuart M. Fundamentos de Eletromagnetismo com aplicações em engenharia. Trad. Abelardo Podcameni, Gláucio L. Siqueira. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A.. Física III: Eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: Pearson, 2009.