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1 FEAMIG FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS Laboratório de Física II: ELETRICIDADE & ELETROMAGNETISMO 2017/2 Professores: Andréa Pardini Ricardo Antônio Paulo Henrique 2 Caro aluno, Esta apostila tem por objetivo principal reunir todos os roteiros das práticas a serem realizadas no semestre, facilitando o dia-a-dia da disciplina. A apostila também conta com uma pequena compilação da literatura sobre a parte de tratamento matemático dos dados experimentais. Os trechos que consistem de uma simples adaptação de textos encontrados na internet estão assim destacados e jamais devem ser encarados como substitutos para as referências bibliográficas recomendadas no plano de ensino. No final são relacionadas listas de exercícios separadas por assunto, ajudando a fixação do conteúdo e o estudo para as provas. Sugestões e observação de erros de digitação e formatação são bem vindas, pois ajudam a aprimorar cada vez mais a qualidade deste material. Andréa, Adriana, Ricardo e Paulo Henrique 3 Sumário NORMAS E REGRAS ..................................................................................................... 4 PRÁTICA 1 – Regressão Linear ...................................................................................... 5 RELATÓRIO DA PRÁTICA 1 – Regressão Linear ................................................ 8 PRÁTICA 2 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas I: Associação de Resistores Iguais .............................................................................................................................. 10 RELATÓRIO DA PRÁTICA 2 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas I ........ 17 PRÁTICA 3 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas II: Associação de Resistores Diferentes........................................................................................................................ 19 RELATÓRIO DA PRÁTICA 3 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas II ...... 25 PRÁTICA 4 – Lei de Ohm (Resistência de um Fio) ...................................................... 28 RELATÓRIO DA PRÁTICA 4 – Lei de Ohm (Resistência de um Fio) ............... 30 PRÁTICA 5 – Circuitos Simples em Série .................................................................... 32 RELATÓRIO DA PRÁTICA 5 – Circuitos Simples em Série .............................. 34 PRÁTICA 6 – Circuitos Simples em Paralelo ............................................................... 36 RELATÓRIO DA PRÁTICA 6 – Circuitos Simples em Paralelo) ........................ 39 PRÁTICA 7 – Magnetismo ............................................................................................ 41 RELATÓRIO DA PRÁTICA 7 – Magnetismo ...................................................... 42 PRÁTICA 8 – Campo Magnético .................................................................................. 48 RELATÓRIO DA PRÁTICA 8 – Campo Magnético ............................................ 49 PRÁTICA 9 – Força Magnética ..................................................................................... 52 RELATÓRIO DA PRÁTICA 9 – Força Magnética ............................................... 53 PRÁTICA 10 – Motor Elétrico de Corrente Contínua (Elementar) ............................... 56 RELATÓRIO DA PRÁTICA 10 – Motor Elétrico de Corrente Contínua (Elementar) ............................................................................................................. 57 PRÁTICA 11 – Lei de Lenz ........................................................................................... 59 RELATÓRIO DA PRÁTICA 11 – Lei de Lenz .................................................... 60 PRÁTICA 12 – Experiência de Oersted ......................................................................... 63 RELATÓRIO DA PRÁTICA 12 – Experiência de Oersted .................................. 64 4 NORMAS E REGRAS Horário: tolerância de 20 minutos. Após este tempo, o aluno deverá procurar o professor para fazer a prática com outra turma. Todos os alunos devem portar a apostila durante as aulas práticas. Para cada prática será entregue um relatório avaliado em 2,5 pontos. O relatório de cada prática deve ser entregue para correção ao final da aula prática. Serão realizadas seis práticas, totalizando 15 pontos. No último encontro, acontecerá uma prova prática, avaliada em 5 pontos. Nesta, os alunos serão divididos em equipes de forma a repetir uma das 6 práticas realizadas durante o semestre. O roteiro a ser seguido, será entregue pelo professor. Ao final, a equipe deverá entregar um relatório para ser avaliado. Assim serão distribuídos por semestre um total de 20 pontos de laboratório de Física II. O aluno que não participar da aula prática não tem direito a nota referente ao relatório da aula não assistida. O aluno que não assinar a lista de presença terá o relatório invalidado. Não haverá reposição das aulas práticas. O aluno que porventura perder alguma das aulas, deverá procurar a coordenação. A participação individual do aluno durante as aulas práticas e a prova fará parte da avaliação. Se for constatado que ocorreu uma cópia integral ou parcial no relatório entregue, a nota obtida será zero. SOMENTE SERÃO ACEITOS RELATÓRIOS ENTREGUES NO FORMATO PADRÃO, DISPONÍVEL NA PRÓPRIA APOSTILA. 5 PRÁTICA 1 – Regressão Linear Regressão Linear é um modelo matemático utilizado para estabelecer uma equação de reta que consiste na relação entre os valores de x (de entrada) e os valores de y (de resposta) obtidos em uma prática experimental. Este método pode ser empregado somente quando os valores de resposta y e os valores de entrada x possuírem uma relação linear entre si. A equação obtida a partir deste modelo é a seguinte: As constantes m e b são determinadas pelas expressões abaixo: Sxx e Sxy são calculados fazendo: onde N é o número de dados. O Coeficiente de Correlação r também pode ser obtido a partir de Sxx e Sxy. Este número expressa a relação entre x e y na curva, de forma que quanto mais próximo de 1 mais linear estará a relação entre os dados de entrada x e os dados de saída y. O coeficiente é calculado fazendo: onde Syy é calculado da forma: OBJETIVO Determinar a equação de reta através de regressão linear a partir de dados experimentais. Fazer com a montagem de circuito simples. Operar multímetro digital e fonte alimentadora. 6 PARTE EXPERIMENTAL Materiais Multímetro digital (2 unidades) Painel para associação de resistores Fios de diversos tamanhos (de telefone) Resistor de 100 Ohms Fonte Procedimentos 1ª PARTE 1) Utilizando o conjunto de pontos dados pelo seu professor, preencha a Tabela 1. 2) Use o modelo de regressão linear para determinar a equação da reta que os rege. 3) Calcule o coeficiente de correlação e verifique se a reta proposta se ajusta aos pontos. 2ª PARTE 1) Observe em sua mesa um painel acrílico para associação de resistores similar à figura abaixo. As ligações e conexões serão feitas nos encaixes em forma de mola, bastando colocar as pontas dos elementos do circuito nas ranhuras sem forçá-las. 2) Utilizando os cabos de conexão monte um circuito contendo uma fonte variável e um resistor de 100Ω: Ligar o polo negativo da fonte de tensão a ilha de conexão 5 e o polo positivo a ilha de conexão 1; Encaixar o resistor entreas ilhas de conexão 2 e 6; 7 Ligar as ilhas de conexão 5 e 6 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 1 e 2 com um fio de conexão. 3) Ajuste a fonte de tensão para 1,5V. 4) Faça variar a tensão da fonte de aproximadamente 1V em 1V e anote os valores de tensão e de corrente lidos diretamente na fonte (Tabela 2). 5) Verifique se a última medida, tensão e intensidade de corrente está correta usando dois multímetros. Amperímetro: Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 e refazê-la utilizando o amperímetro. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de intensidade de corrente 10A. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Voltímetro: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 2 e 6. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de tensão. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Observe que o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o circuito, o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito. 6) Após fazer todas as leituras, desligue a fonte. Selecione a posição de medida do multímetro utilizado anteriormente para medir tensão, de forma que agora possa exercer a função de ohmímetro, ou seja, medir resistência. Meça a resistência do resistor utilizado. 8 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 1 – Regressão Linear Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: 1ª PARTE (LEMBRE-SE DE DEIXAR TODA A MEMÓRIA DE CÁLCULO NO VERSO) 1) Através de regressão linear, obtenha a equação da reta. 2) Calcule o coeficiente de correlação. 3) Discuta como seria possível fazer com que o coeficiente de correlação se aproxime ao máximo da idealidade. Número de dados N xi yi xiyi Xi2 Yi2 1 2 3 4 5 ∑ 9 2ª PARTE (LEMBRE-SE DE DEIXAR TODA A MEMÓRIA DE CÁLCULO NO VERSO) 1) Através de regressão linear, obtenha a equação da reta. 2) Através de regressão linear, indique o valor da resistência. 3) Compare o valor de resistência obtido através de regressão linear ao medido com o multímetro. 4) Com o uso da equação obtida, calcule qual será a intensidade da corrente quando a tensão for de 8V. Número de medidas Corrente (A) ii Tensão (V)i Resistência () Valores para Regressão Linear N xi yi xiyi Xi2 Yi2 1 1,5 2 3 4 ∑ MULTÍMETRO 10 PRÁTICA 2 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas I: Associação de Resistores Iguais INTRODUÇÃO A operação correta de instrumentos de medidas é de vital importância na vida de um cientista, engenheiro e/ou técnico. A operação do aparelho pode afetar o resultado obtido. Além disto, mesmo que operado com eficiência, é preciso saber o grau de confiabilidade do aparelho utilizado e como ele se adapta ao experimento a ser executado. Uma maneira de se obter resultados mais confiáveis, quando se suspeita da precisão do instrumento ou a medida pode ser influenciada por fatores externos, é repetir a medida várias vezes e trabalhar com valores médios e ver como as medidas obtidas se desviam deste valor médio, obtendo assim o erro médio. A prática consiste em utilizar dois multímetros digitais nas funções de amperímetro, ohmímetro e voltímetro para medir a corrente, a resistência e a diferença de potencial, respectivamente, em circuitos contendo resistores. Para montar os circuitos será necessária uma fonte de alimentação e fios de ligação. Descrição dos instrumentos utilizados: 1) Fonte de Alimentação: A fonte que você utilizará nas práticas possui um indicador digital da tensão e da corrente que estão aplicados no circuito. Use o valor da corrente como indicação do valor esperado, pois a fonte sempre mostrará a corrente total do circuito, desta forma, sempre faça as medidas usando um amperímetro. Em um circuito elétrico a fonte é representada pelos símbolos: Fonte sem resistência interna Fonte com resistência interna 2) Voltímetro: O voltímetro é um aparelho utilizado para medir uma diferença de potencial entre os pontos nos quais seus terminais são conectados; um voltímetro ideal possui resistência interna infinita e, quando mede uma diferença de potencial, nenhuma corrente é desviada para ele. Por este motivo, o voltímetro deve sempre ser ligado em paralelo com o circuito. Caso contrário, por ter resistência interna infinita, não deixará passar corrente no circuito. 11 Em um circuito elétrico o voltímetro é representado pelo símbolo: 3) Amperímetro: O amperímetro mede a corrente que passa através dele; um amperímetro ideal possui resistência igual a zero e não apresenta nenhuma diferença de potencial entre os seus terminais. Por este motivo, o amperímetro deve sempre ser ligado em série com o circuito. Caso contrário, por ter resistência igual a zero, fará com que a corrente no circuito passe toda através dele. Em um circuito elétrico, o amperímetro é representado pelo símbolo: 4) Multímetro digital: O multímetro digital (figura abaixo) é um aparelho que, como denota o seu próprio nome, é capaz de medir corrente contínua (DCA) como um amperímetro, tensão contínua (DCV) e alternada (ACV) como um voltímetro e resistência como um ohmímetro (Ω). No modelo mostrado na figura, o número: (1) é um display com o valor da leitura; (2) é a chave rotativa, que tem a função de ligar o instrumento e selecionar a função e a faixa segundo a medida. (4) são os terminais de entrada para conexão das pontas de prova: COM – Terminal comum para conexão da ponta de prova preta para todas as medidas. VΩmA – Terminal positivo para a conexão da ponta de prova vermelha para as medidas de tensão (AC e DC), resistência e corrente DC em miliampere (mA). 10A DC – Terminal positivo para conexão da ponta de prova vermelha para medida de corrente até o valor de 10 A. O multímetro pode fornecer cada uma das medidas acima em diferentes escalas de medidas. Observe o multímetro que se encontra em sua bancada e se familiarize com os diferentes fundos de escala e as respectivas posições da chave seletora. A precisão das medidas é 12 fornecida no manual do fabricante, caso você não tenha acesso ao mesmo, utilize a unidade da menor escala como precisão. OBJETIVO Montar circuitos simples fazendo associação de resistores e operar com multímetros digitais. PARTE EXPERIMENTAL Materiais 02 multímetros digitais; Painel para associação de resistores; Fios diversos; Resistores de 100 Ohms; Fonte. Procedimentos Observe em sua mesa um painel acrílico para associação de resistores similar à figura abaixo. O painel será usado durante todo o curso, as ligações e conexões serão feitas nos encaixes em forma de mola, bastando colocar as pontas dos elementos do circuito nas ranhuras sem forçá-las. 1ª Parte – Associação em série de resistores (TABELA 1) 13 1) Utilizando os cabos de conexão faça uma associação em série de resistores e monte o circuito conforme a figura abaixo. Geralmente usa-se a convenção de ligar os pontos positivos com fios vermelhos e negativos com fios pretos. Utilizando os cabos de conexão monte um circuitoem série contendo uma fonte variável e dois resistores de 100Ω: Ligar o polo negativo da fonte de tensão a ilha de conexão 5 e o polo positivo a ilha de conexão 1; Encaixar um dos resistores entre as ilhas de conexão 2 e 3; Encaixar o segundo resistor entre as ilhas de conexão 6 e 7; Ligar as ilhas de conexão 3 e 7 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 5 e 6 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 1 e 2 com um fio de conexão. Observação: Se houver quaisquer dúvidas nos valores das medidas que serão realizadas nos próximos passos, estas deverão ser realizadas em triplicata. Os valores a serem utilizados para os devidos cálculos deverão ser a média destas medidas. 2) Ajuste a fonte de tensão para 6V. 3) Meça a tensão separadamente nos terminais de R1 e de R2 usando o multímetro na função de voltímetro, anote os valores obtidos na Tabela 1. Observe que o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 2 e 3. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de tensão. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 6 e 7. 4) Leia na fonte a corrente total e anote. 14 5) Faça a medida das correntes elétricas que passam por R1 e R2, em seguida anote na Tabela 1. Observe que o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito (a escala em mA é mais adequada neste experimento). Para fazer a leitura em R1: Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 e refazê-la utilizando o amperímetro. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de intensidade de corrente 10A. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Desfazer a conexão entre as ilhas 3 e 7 e refazê-la utilizando o amperímetro. 6) Após fazer todas as leituras, desligue a fonte. Selecione a posição de medida do multímetro utilizado anteriormente para medir tensão, de forma que agora possa exercer a função de ohmímetro, ou seja, medir resistência. Meça as resistências R1 e R2 dos resistores utilizados (anote na Tabela 1). 2ª Parte – Associação em paralelo de resistores (TABELA 2) 1) Utilizando os cabos de conexão faça uma associação em paralelo de resistores e monte o circuito conforme a figura abaixo. Utilizando os cabos de conexão monte um circuito em paralelo contendo uma fonte variável e dois resistores de 100Ω: Ligar o polo negativo da fonte de tensão a ilha de conexão 5 e o polo positivo a ilha de conexão 1; Encaixar um dos resistores entre as ilhas de conexão 2 e 6; 15 Encaixar o segundo resistor entre as ilhas de conexão 3 e 7; Ligar as ilhas de conexão 1 e 2 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 1 e 3 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 6 e 6 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 5 e 7 com um fio de conexão. Observação: Se houver quaisquer dúvidas nos valores das medidas que serão realizadas nos próximos passos, estas deverão ser realizadas em triplicata. Os valores a serem utilizados para os devidos cálculos deverão ser a média destas medidas. 2) Ajuste a fonte de tensão para 6V. 3) Meça a tensão separadamente nos terminais de R1 e de R2 usando o multímetro na função de voltímetro, anote os valores obtidos na Tabela 2. Observe que o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 2 e 6. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de tensão. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 3 e 7. 4) Leia na fonte a corrente total e anote. 5) Faça a medida das correntes elétricas que passam por R1 e R2, em seguida anote na Tabela 2. Observe que o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 e refazê-la utilizando o amperímetro. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de intensidade de corrente 10A. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Refazer a conexão entre as ilhas 1 e 2. Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 6 e refazê-la utilizando o amperímetro. 6) Após fazer todas as leituras, desligue a fonte. Selecione a posição de medida do multímetro utilizado anteriormente para medir tensão, de forma que agora possa 16 exercer a função de ohmímetro, ou seja, medir resistência. Meça as resistências R1 e R2 dos resistores utilizados (anote na Tabela 2). 17 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 2 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas I Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Tabela 1 – Medidas de tensão, corrente e resistência em um circuito em série. Resistores V (V) i (mA) Resistência (Ω) Valor Fabricante Valor Medido Valor Calculado R1 R2 FONTE 1) Sabendo que os resistores são de 100Ω cada, calcule o valor de resistência total do circuito, este valor é considerado valor teórico de resistência para o circuito. 2) Calcule a corrente total para o circuito utilizando os resultados teóricos. 18 Tabela 2 – Medidas de tensão, corrente e resistência em um circuito em paralelo. Resistores V (V) i (mA) Resistência (Ω) Valor Fabricante Valor Medido Valor Calculado R1 R2 FONTE 3) Sabendo que os resistores são de 100Ω cada, calcule o valor de resistência total do circuito, este valor é considerado valor teórico de resistência para o circuito. 4) Calcule a corrente total para o circuito utilizando os resultados teóricos. 19 PRÁTICA 3 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas II: Associação de Resistores Diferentes INTRODUÇÃO A prática consiste em utilizar dois multímetros digitais nas funções de amperímetro, ohmímetro e voltímetro para medir a corrente, a resistência e a diferença de potencial, respectivamente, em circuitos contendo resistores. Para montar os circuitos será necessária uma fonte de alimentação e fios de ligação. Descrição dos instrumentos utilizados: 1) Fonte de Alimentação: A fonte que você utilizará nas práticas possui um indicador digital da tensão e da corrente que estão aplicados no circuito. Use o valor da corrente como indicação do valor esperado, pois a fonte sempre mostrará a corrente total do circuito, desta forma, sempre faça as medidas usando um amperímetro. Em um circuito elétrico a fonte é representada pelos símbolos: Fonte sem resistência interna Fonte com resistência interna 2) Voltímetro: O voltímetro é um aparelho utilizado para medir uma diferença de potencial entre os pontos nos quais seus terminais são conectados; um voltímetro ideal possui resistência interna infinitae, quando mede uma diferença de potencial, nenhuma corrente é desviada para ele. Por este motivo, o voltímetro deve sempre ser ligado em paralelo com o circuito. Caso contrário, por ter resistência interna infinita, não deixará passar corrente no circuito. Em um circuito elétrico o voltímetro é representado pelo símbolo: 20 3) Amperímetro: O amperímetro mede a corrente que passa através dele; um amperímetro ideal possui resistência igual a zero e não apresenta nenhuma diferença de potencial entre os seus terminais. Por este motivo, o amperímetro deve sempre ser ligado em série com o circuito. Caso contrário, por ter resistência igual a zero, fará com que a corrente no circuito passe toda através dele. Em um circuito elétrico, o amperímetro é representado pelo símbolo: 4) Multímetro digital: O multímetro digital (figura abaixo) é um aparelho que, como denota o seu próprio nome, é capaz de medir corrente contínua (DCA) como um amperímetro, tensão contínua (DCV) e alternada (ACV) como um voltímetro e resistência como um ohmímetro (Ω). No modelo mostrado na figura, o número: (1) é um display com o valor da leitura; (2) é a chave rotativa, que tem a função de ligar o instrumento e selecionar a função e a faixa segundo a medida. (4) são os terminais de entrada para conexão das pontas de prova: COM – Terminal comum para conexão da ponta de prova preta para todas as medidas. VΩmA – Terminal positivo para a conexão da ponta de prova vermelha para as medidas de tensão (AC e DC), resistência e corrente DC em miliampere (mA). 10A DC – Terminal positivo para conexão da ponta de prova vermelha para medida de corrente até o valor de 10 A. O multímetro pode fornecer cada uma das medidas acima em diferentes escalas de medidas. Observe o multímetro que se encontra em sua bancada e se familiarize com os diferentes fundos de escala e as respectivas posições da chave seletora. A precisão das medidas é 21 fornecida no manual do fabricante, caso você não tenha acesso ao mesmo, utilize a unidade da menor escala como precisão. OBJETIVO Montar circuitos simples fazendo associação de resistores e operar com multímetros digitais. PARTE EXPERIMENTAL Materiais 02 multímetros digitais; Painel para associação de resistores; Fios diversos; Resistores diferentes (68 E 100Ω); Fonte. Procedimentos Observe em sua mesa um painel acrílico para associação de resistores similar à figura abaixo. O painel será usado durante todo o curso, as ligações e conexões serão feitas nos encaixes em forma de mola, bastando colocar as pontas dos elementos do circuito nas ranhuras sem forçá-las. 22 1ª Parte – Associação em série de resistores (TABELA 1) 1) Utilizando os cabos de conexão faça uma associação em série de resistores e monte o circuito conforme descrito abaixo. Geralmente usa-se a convenção de ligar os pontos positivos com fios vermelhos e negativos com fios pretos. Utilizando os cabos de conexão monte um circuito em série contendo uma fonte variável e dois resistores diferentes (68 e 100Ω): Ligar o polo negativo da fonte de tensão a ilha de conexão 5 e o polo positivo a ilha de conexão 1; Encaixar um dos resistores entre as ilhas de conexão 2 e 3; Encaixar o segundo resistor entre as ilhas de conexão 6 e 7; Ligar as ilhas de conexão 3 e 7 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 5 e 6 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 1 e 2 com um fio de conexão. Observação: Se houver quaisquer dúvidas nos valores das medidas que serão realizadas nos próximos passos, estas deverão ser realizadas em triplicata. Os valores a serem utilizados para os devidos cálculos deverão ser a média destas medidas. 2) Ajuste a fonte de tensão para 6V. 3) Meça a tensão separadamente nos terminais de R1 e de R2 usando o multímetro na função de voltímetro, anote os valores obtidos na Tabela 1. Observe que o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 2 e 3. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de tensão. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 6 e 7. 4) Leia na fonte a corrente total e anote. 5) Faça a medida das correntes elétricas que passam por R1 e R2, em seguida anote na Tabela 1. Observe que o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 e refazê-la utilizando o amperímetro. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de intensidade de corrente 10A. 23 Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Refazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 com um fio de conexão. Desfazer a conexão entre as ilhas 3 e 7 e refazê-la utilizando o amperímetro. 6) Após fazer todas as leituras, desligue a fonte. Selecione a posição de medida do multímetro utilizado anteriormente para medir tensão, de forma que agora possa exercer a função de ohmímetro, ou seja, medir resistência. Meça as resistências R1 e R2 dos resistores utilizados (anote na Tabela 1). 2ª Parte – Associação em paralelo de resistores (TABELA 2) 1) Utilizando os cabos de conexão faça uma associação em paralelo de resistores e monte o circuito conforme as instruções abaixo. Utilizando os cabos de conexão monte um circuito em paralelo contendo uma fonte variável e dois resistores de 68 e 100Ω, respectivamente: Ligar o polo negativo da fonte de tensão a ilha de conexão 5 e o polo positivo a ilha de conexão 1; Encaixar um dos resistores entre as ilhas de conexão 2 e 6; Encaixar o segundo resistor entre as ilhas de conexão 3 e 7; Ligar as ilhas de conexão 1 e 2 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 1 e 3 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 5 e 6 com um fio de conexão; Ligar as ilhas de conexão 5 e 7 com um fio de conexão. Observação: Se houver quaisquer dúvidas nos valores das medidas que serão realizadas nos próximos passos, estas deverão ser realizadas em triplicata. Os valores a serem utilizados para os devidos cálculos deverão ser a média destas medidas. 2) Ajuste a fonte de tensão para 6V. 3) Meça a tensão separadamente nos terminais de R1 e de R2 usando o multímetro na função de voltímetro, anote os valores obtidos na Tabela 2. Observe que o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 2 e 6. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de tensão. 24 Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Conectar o multímetro entre as ilhas de conexão 3 e 7. 4) Leia na fonte a corrente total e anote. 5) Faça a medida das correntes elétricas que passam por R1 e R2, em seguida anote na Tabela 2. Observe que o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito. Para fazer a leitura em R1: Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 2 e refazê-la utilizando o amperímetro. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medida de intensidade de corrente 10A. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelhono borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Para fazer a leitura em R2: Refazer a conexão entre as ilhas 1 e 2. Desfazer a conexão entre as ilhas 1 e 3 e refazê-la utilizando o amperímetro. 6) Após fazer todas as leituras, desligue a fonte. Selecione a posição de medida do multímetro utilizado anteriormente para medir tensão, de forma que agora possa exercer a função de ohmímetro, ou seja, medir resistência. Meça as resistências R1 e R2 dos resistores utilizados (anote na Tabela 2). 25 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 3 – Uso de Aparelhos de Medidas Elétricas II Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: 1ª Parte – Associação em série de resistores Tabela 1 – Medidas de tensão, corrente e resistência em um circuito em série. Resistores V (V) i (mA) Resistência (Ω) Valor Fabricante Valor Medido Valor Calculado R1 R2 FONTE 1) Preencha a Tabela 1. 2) Anote as resistências de cada um dos resistores utilizados (valor teórico, fornecido pelo fabricante) e calcule o valor de resistência total do circuito. 26 3) Calcule a resistência total do circuito utilizando os valores lidos na fonte de alimentação. 4) Calcule o valor da resistência total do circuito, utilizando os valores de R1 e R2 calculados e anotados na Tabela 1. 5) Compare os valores obtidos nos itens 2, 3 e 4 (calcule a média e o desvio médio). 6) Calcule a corrente total para o circuito utilizando a tensão indicada pela fonte e a resistência total do circuito – resistência teórica (calculada através dos valores fornecidos pelo fabricante) – calculada no item 2. 7) Explique o que acontece com a corrente (total e em cada resistor) no circuito em série. 8) Observe os valores de tensão, lidos na fonte (total do circuito) e em cada um dos resistores. Explique o que acontece com a tensão no circuito em série. 27 2ª Parte – Associação em paralelo de resistores Tabela 2 – Medidas de tensão, corrente e resistência em um circuito em paralelo. Resistores V (V) i (mA) Resistência (Ω) Valor Fabricante Valor Medido Valor Calculado R1 R2 FONTE 9) Preencha a Tabela 2. 10) Anote as resistências de cada um dos resistores utilizados (valor teórico, fornecido pelo fabricante) e calcule o valor de resistência total do circuito. 11) Calcule a resistência total do circuito utilizando os valores lidos na fonte de alimentação. 12) Calcule o valor da resistência total do circuito, utilizando os valores de R1 e R2 calculados e anotados na Tabela 2. 13) Compare os valores obtidos nos itens 10, 11 e 12 (calcule a média e o desvio médio). 14) Calcule a corrente total para o circuito utilizando a tensão indicada pela fonte e a resistência total do circuito – resistência teórica (calculada através dos valores fornecidos pelo fabricante) – calculada no item 10. 28 PRÁTICA 4 – Lei de Ohm (Resistência de um Fio) INTRODUÇÃO A resistência de um fio condutor depende de vários fatores, a saber: material, comprimento e espessura do condutor. Os materiais possuem uma propriedade conhecida como resistividade. Essa característica basicamente define a “vocação” da substância: condutora ou isolante de eletricidade. Quanto maior a resistividade, pior condutor é o material. Por exemplo, os metais, normalmente bons condutores, tendem a ter menor resistividade que outras substâncias, por exemplo, a madeira ou o vidro. Só para comparação, a resistividade da madeira varia de 1011 a 1018 .m, enquanto que o valor registrado para o cobre é da ordem de 10-8 .m. As características físicas do condutor também influenciam na determinação do valor de sua resistência. Quanto mais comprido for um condutor, mais difícil se torna a condução, ou seja, maior sua resistência. Por outro lado, quanto mais espesso, menor a resistência oferecida ao fluxo de elétrons no condutor. A expressão matemática que relaciona a resistência (R) de um condutor e os valores das grandezas mencionadas é a seguinte: A L R Sendo R a resistência, medida em ohms (); é a resistividade do material, medida em .m; L é o comprimento do condutor, medido em metros (m) e A é a área da seção reta do condutor em m2 (A=.r2). A prática consiste em obter experimentalmente a resistividade da liga Ni-Cr (níquel-cromo) utilizando uma placa contendo resistores de fios de Ni-Cr com diferentes diâmetros. OBJETIVO Verificar experimentalmente a dependência da resistência de um fio condutor com o comprimento (L) e com a área da seção reta (A). 29 PARTE EXPERIMENTAL Materiais 01 placa com resistores de fios; 02 cabos; 1 fonte de tensão (ajustada para 1,5 V). Procedimentos 1) Aplique uma tensão de 1,5 V no condutor de Ni-Cr, (consulte seu professor qual o diâmetro deverá ser utilizado por sua equipe – 0,36, 0,51 ou 0,72mm) em seu maior comprimento (1,00 m), em seguida, varie o comprimento do condutor e anote os valores de corrente, obtidos através de leitura direta da fonte, anote os resultados obtidos na Tabela 1. 2) Calcule o valor da resistência R para cada comprimento L e anote na Tabela 1. 30 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 4 – Lei de Ohm (Resistência de um Fio) Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: 1) Tabela 1 – Variação da resistência R com o comprimento L do fio de Ni-Cr de ( ) 0,36mm ( ) 0,51mm ( ) 0,72mm de diâmetro. L (m) Tensão (V) I (A) R () 1,000 1,5 0,800 1,5 0,600 1,5 0,400 1,5 0,200 1,5 31 2) Sabendo que A L R , preencha a Tabela 2. Tabela 2: Dados para Regressão Linear Número de dados N xi yi xiyi Xi2 Yi2 1 2 3 4 5 ∑ MÉDIA 3) Determine a equação da reta através da regressão linear. DEIXE INDICADA A MEMÓRIA DE CÁLCULO. 4) Através dos dados para regressão linear e da equação da reta obtida no item anterior, determine a resistividade da liga Ni-Cr (ρ). NÃO ESQUEÇA DA UNIDADE. 5) Sabendo que o valor teórico da resistividade da liga Ni-Cr é igual a 137x10-8.m, discuta a exatidão do método, considerando que 5% de erro em práticas de caráter didático é considerado satisfatório. 32 PRÁTICA 5 – Circuitos Simples em Série INTRODUÇÃO Em circuitos simples vários elementos podem ser ligados à fonte de tensão. Dependendo da maneira como estes elementos são ligados, a associação pode ser classificada como sendo em série ou em paralelo. Cada uma destas associações possui suas características próprias: Série: a corrente é a mesma em todos os elementos e a tensão varia. Paralelo: a tensão é a mesma em todos os elementos e a corrente se divide. Para montar os circuitos podemos utilizar os resistores ôhmicos ou não-ôhmicos. Resistores que possuem resistências que não variam quando a tensão (ou a corrente) é modificadasão denominados ôhmicos. Por outro lado, se o valor da resistência não é constante diante de uma variação de tensão (ou de corrente), o resistor é denominado não- ôhmico, a lâmpada incandescente é um exemplo de resistor não-ôhmico. Neste experimento será montado um circuito simples com associação de três lâmpadas em série para medir valores de tensão e corrente. Em seguida, serão calculadas as resistências de cada resistor e a resistência equivalente. OBJETIVO Estudar circuitos simples de três lâmpadas associadas em série, verificando suas características. Aprender como se relacionam as variáveis corrente elétrica, tensão e resistência em associação de lâmpadas em série. PARTE EXPERIMENTAL Materiais Fonte de tensão de 6,0 V; Placa para ensaios de circuito elétrico; Fios “de telefone” para conexão (7 unidades); Multímetros digitais com as pontas de prova (2 unidades); Lâmpadas incandescentes (2 unidades de 6V/2W, e 1 unidade de 6V/250mA). 33 Procedimentos Associação em Série 1) Monte um circuito contendo três lâmpadas incandescentes associadas em série e uma fonte ajustada em 6,0V. Ligar o polo negativo da fonte ao ponto 3 da chave. Ligar o ponto 2 da chave a ilha de conexão 6. Ligar a ilha de conexão 5 no lado direito da lâmpada A (6V/250mA). Ligar o lado esquerdo da lâmpada A ao lado direito da lâmpada B (6V/2W). Ligar o lado esquerdo da lâmpada B ao lado direito da lâmpada C (6V/2W). Ligar o lado direito da lâmpada C ao polo positivo da fonte de tensão. Observar que as lâmpadas estão associadas em série. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medir corrente. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho do borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Colocar as pontas de prova do amperímetro entre as ilhas de conexão 5 e 6. Ligar a chave da placa, deixando passar corrente no circuito. 2) Anote os valores de tensão e corrente lidos na fonte. 3) Meça a corrente total que passa pelo circuito e anote. (A escala mais adequada do multímetro para medir corrente neste experimento é 10A) 4) Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VΩmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Ajuste o seletor para medir tensão. 5) Meça a tensão total (utilizando multímetro). 6) Meça a tensão em cada lâmpada (utilizando multímetro), anote na Tabela 1. 7) Calcule a resistência de cada lâmpada, utilize R = V/i. Anote os resultados na Tabela 1. 8) Retire uma lâmpada do circuito e observe o que ocorre. Anote sua observação. 9) Anote os valores lidos na fonte de alimentação na Tabela 2 (MARQUE QUAL FOI A LÂMPADA RETIRADA DO CIRCUITO). 10) Meça a corrente total que passa pelo circuito e anote (utilizando multímetro). 11) Meça a tensão total (utilizando multímetro). 12) Meça a tensão em cada lâmpada (utilizando multímetro). 34 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 5 – Circuitos Simples em Série Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Tabela 1 – Valores de corrente, tensão e resistência para um circuito três lâmpadas associadas em série. Resistências I(A) V(V) R(Ω) L1 L2 L3 MULTÍMETRO FONTE Tabela 2 – Valores de corrente, tensão e resistência para um circuito de duas lâmpadas associadas em série. Resistências I(A) V(V) R(Ω) L1 L2 L3 MULTÍMETRO FONTE 35 Calcule a resistência equivalente para cada circuito (3 e 2 lâmpadas) de duas formas: a) utilizando os valores de L1, L2 e L3 calculados; b) utilizando os valores de corrente e tensão lidos na fonte. Compare os valores encontrados. 36 PRÁTICA 6 – Circuitos Simples em Paralelo INTRODUÇÃO Em circuitos simples vários elementos podem ser ligados à fonte de tensão. Dependendo da maneira como estes elementos são ligados, a associação pode ser classificada como sendo em série ou em paralelo. Cada uma destas associações possui suas características próprias: Série: a corrente é a mesma em todos os elementos e a tensão varia. Paralelo: a tensão é a mesma em todos os elementos e a corrente se divide. Para montar os circuitos podemos utilizar os resistores ôhmicos ou não-ôhmicos. Resistores que possuem resistências que não variam quando a tensão (ou a corrente) é modificada são denominados ôhmicos. Por outro lado, se o valor da resistência não é constante diante de uma variação de tensão (ou de corrente), o resistor é denominado não- ôhmico, a lâmpada incandescente é um exemplo de resistor não-ôhmico. Neste experimento será montado um circuito simples com associação de três lâmpadas em paralelo para medir valores de tensão e corrente. Em seguida, serão calculadas as resistências de cada resistor e a resistência equivalente. OBJETIVO Estudar circuitos simples de três lâmpadas associadas em paralelo, verificando suas características. Aprender como se relacionam as variáveis corrente elétrica, tensão e resistência em associação de lâmpadas em paralelo. PARTE EXPERIMENTAL Materiais Fonte de tensão de 6,0V; Placa para ensaios de circuito elétrico; Fios “de telefone” para conexão (9 unidades); Multímetros digitais com as pontas de prova (2 unidades); Lâmpadas incandescentes (2 unidades de 6V/2W, e 1 unidade de 6V/250mA). 37 Procedimentos Associação em Paralelo 1) Monte um circuito contendo três lâmpadas incandescentes associadas em paralelo e uma fonte ajustada em 6,0V. Ligar o polo negativo da fonte ao ponto 3 da chave. Ligar o ponto 2 da chave a ilha de conexão 6. Ligar a ilha de conexão 5 no lado direito da lâmpada A (6V/250mA). Ligar a ilha de conexão 5 no lado direito da lâmpada B(6V/2W). Ligar a ilha de conexão 5 no lado direito da lâmpada C(6V/2W). Ligar o lado esquerdo da lâmpada A ao lado esquerdo da lâmpada B (6V/2W). Ligar o lado esquerdo da lâmpada B ao lado esquerdo da lâmpada C (6V/2W). Ligar o lado esquerdo da lâmpada C ao polo positivo da fonte de tensão. Observar que as lâmpadas estão associadas em paralelo. Ajustar o seletor de escala do multímetro para medir corrente. Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho do borne de entrada 10ADC. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Colocar as pontas de prova do amperímetro entre as ilhas de conexão 5 e 6. Ligar a chave da placa, deixando passar corrente no circuito. 2) Anote os valores de tensão e corrente lidos na fonte. 3) Meça a corrente total que passa pelo circuito e anote. (A escala mais adequada do multímetro para medir corrente neste experimento é 10A). 4) Fixar o cabo preto no borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada VΩmA. Fixar bem para estabelecer um bom contato. Ajuste o seletor para medir tensão. 5) Meça a tensão total (utilizando multímetro). 6) Meça a tensão em cada lâmpada (utilizando multímetro), anote na Tabela 1. 7) Calcule a resistência de cada lâmpada, utilize R = V/i. Anote os resultados na Tabela 1. 8) Retirar o amperímetro que está entre as ilhas de conexão 5 e 6 e refazer as ligações entre as ilhas de conexão 5 e 6 (utilizar o fio condutor). 9) Medir com o amperímetro a corrente que circula em cada uma das lâmpadas. Anote osvalores na Tabela 1. Ligar o amperímetro em série com a ilha de conexão 5 e a lâmpada A. Ligar o amperímetro em série com a ilha de conexão 5 e a lâmpada B. Ligar o amperímetro em série com a ilha de conexão 5 e a lâmpada C. 38 10) Retire uma lâmpada do circuito e observe o que ocorre. Anote sua observação. 11) Anote os valores lidos na fonte de alimentação na Tabela 2 (MARQUE QUAL FOI A LÂMPADA RETIRADA DO CIRCUITO). 12) Meça a corrente total que passa pelo circuito e anote (utilizando multímetro). 13) Meça a tensão total (utilizando multímetro). 14) Meça a tensão em cada lâmpada (utilizando multímetro). 39 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 6 – Circuitos Simples em Paralelo) Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Tabela 1 – Valores de corrente, tensão e resistência para um circuito três lâmpadas associadas em paralelo. Resistências I(A) V(V) R(Ω) L1 L2 L3 MULTÍMETRO FONTE Tabela 2 – Valores de corrente, tensão e resistência para um circuito de duas lâmpadas associadas em paralelo. Resistências I(A) V(V) R(Ω) L1 L2 L3 MULTÍMETRO FONTE 40 Podemos considerar que a corrente lida no amperímetro quando este estava ligado entre as ilhas de conexão 5 e 6 é a mesma corrente que chega nas lâmpadas? Calcule a resistência equivalente para cada circuito (3 e 2 lâmpadas) de duas formas: a) utilizando os valores de L1, L2 e L3 calculados; b) utilizando os valores de corrente e tensão lidos na fonte. Compare os valores encontrados. Em nossa residência as lâmpadas estão associadas em série ou em paralelo? Justifique. 41 PRÁTICA 7 – Magnetismo INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 42 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 7 – Magnetismo Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Ímãs (PÓLOS MAGNÉTICOS) Materiais 02 ímãs em forma de cilindro; 02 ímãs em forma de anel; 01 bússola (suporte para bússola e agulha magnética). Procedimentos 1) Pegar dois ímãs cilíndricos e aproximar as extremidades com cores iguais (pólos iguais). O que acontece? Fazer uma ilustração representando as forças que estão presentes. 2) Virar um dos ímãs, aproximar as extremidades com cores diferentes (pólos diferentes). O que acontece? Fazer uma ilustração representando as forças que estão presentes. 3) O que se pode concluir a partir dos experimentos propostos acima? 43 4) Aproximar da bússola um ímã com o pólo pintado de azul. O que acontece com a agulha da bússola? 5) Repetir a operação com o outro pólo do ímã. O que se observa? Amortecedor Magnético Materiais 01 suporte para amortecedor magnético; 04 ímãs com pólos identificados (diâmetro 40x7mm); Procedimentos 1) Encaixar no suporte um ímã cilíndrico tipo anel com a cor vermelha voltada para cima. A seguir, colocar outro ímã com a cor vermelha voltada para baixo (pólos iguais voltados para o mesmo lado). O que se observa? 2) Colocar os outros ímãs, seguindo o mesmo procedimento. Descrever o que se observa. 3) O que pode ser concluído, em termos de atração, sobre pólos iguais e pólos diferentes. Campo Magnético Materiais 06 ímãs em barra (25x13x4mm); 01 frasco de limalha de ferro 25g; 01 placa de acrílico quadrada 200x200mm; Procedimentos 1) Colocar a placa de acrílico sobre dois ímãs em forma de barras chatas, dispostas horizontalmente e espalhar um pouco de limalha de ferro sobre a placa. Observar a 44 disposição assumida pela limalha e fazer uma ilustração. Para melhorar o espectro, bater levemente na placa de acrílico. Descrever o observado. 2) Colocar quatro ímãs em forma de barra chata de tal forma a formar dois pólos opostos e ligeiramente afastados (3cm). Colocar sobre eles a placa de acrílico, espalhar limalha de ferro sobre ela e observar o efeito. Para melhorar o espectro, bater levemente na placa de acrílico. Descrever o observado. 3) O que são linhas de indução magnética? 4) Qual é o sentido das linhas de indução na região externa do ímã? 5) Faça experimentações com os diversos ímãs disponíveis. Imantação Materiais 01 estilete novo ou gilete; 01 frasco de limalha de ferro; 03 ímãs em forma de anel; 01 barra cilíndrica de ferro (diâmetro 12,7x82mm); 01 barra cilíndrica de alumínio (diâmetro 12,7x82mm); Imantação por Indução 45 Procedimentos 1) Espalhar um pouco de limalha sobre uma folha de papel e aproximar a extremidade da barra de ferro na limalha e em seguida afastar. O que acontece? 2) Manter a extremidade da barra de ferro próxima à limalha e aproximar (não encostar) da outra extremidade da barra os ímãs tipo anel. Manter os ímãs bem próximos da extremidade (sem encostar) da haste de ferro e afastar a barra de ferro aproximadamente 3cm da limalha de ferro. O que acontece? 3) Afastar o ímã da barra de ferro. O que acontece? 4) Explicar por que a barra de ferro perde a imantação. 5) Repetir os procedimentos acima para a barra de alumínio. O que acontece? 6) Escreva suas conclusões. 46 Imantação por Contato Procedimentos 1) Aproximar a extremidade da barra de ferro na limalha de ferro e em seguida afastar. O que acontece? 2) Manter a extremidade da barra de ferro próxima à limalha e encostar na outra extremidade os ímãs tipo anel. Manter os ímãs em contato com a extremidade da barra de ferro e afastar a barra de ferro aproximadamente 3cm da limalha de ferro. O que acontece? 3) Afastar o ímã da barra de ferro. O que ocorre? 4) Repetir os procedimentos acima para a barra de alumínio. O que acontece? Imantação por Atrito Procedimentos 1) Pegar uma lâmina de barbear nova, retirar da embalagem de preferência (podemos também utilizar um estilete) e colocar em contato com a limalha de ferro. O que acontece? 2) Atritar a lâmina de barbear com um ímã, sempre no mesmo sentido e colocar em contato com a limalha de ferro. O que se observa? 3) A gilete ficou imantada? 4) A barra de ferro ficou imantada? 47 5) A haste de alumínio imantou? 6) Descrever quais são as diferenças entre os materiais utilizados. 7) Classificar os materiais utilizados em magnéticos e não magnéticos. 48 PRÁTICA 8 – Campo Magnético INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 49 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 8 – Campo Magnético Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Campo Magnético de uma Bobina Circular Materiais 01 par de cabos de ligação de0,5m banana/banana 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; 02 pilhas grandes; 01 bobina com 22 espiras, 60mm de diâmetro, base de acrílico; 01 frasco de limalha de ferro. Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 50 2) Espalhar limalha de ferro sobre a placa de acrílico. 3) Ligar a bobina à fonte DC. Para melhorar o espectro bater levemente na placa de acrílico. Em seguida desligar a fonte e observar o que acontece com a limalha de ferro. 4) Fazer um desenho ilustrativo. 5) Identificar o sentido da corrente na bobina (corrente convencional do pólo positivo ao pólo negativo). 6) Com a regra da mão direita, identificar o sentido do campo magnético externo da bobina. 7) Com a regra da mão direita, identificar o sentido do campo magnético interno da bobina. Campo Magnético no Interior de um Solenóide Materiais 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana; 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; 02 pilhas grandes; 01 solenóide de 03 bobinas de 22 espiras em base de acrílico; 01 frasco de limalha de ferro. Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 51 2) Espalhar limalha de ferro sobre a placa de acrílico. 3) Ligar o solenoide à fonte DC. Para melhorar o espectro bater levemente na placa de acrílico. Em seguida desligar a fonte. Observar o que acontece com a limalha de ferro. 4) Identificar o sentido da corrente na bobina (corrente convencional do pólo positivo ao pólo negativo). 5) Com a regra da mão direita, identificar o sentido do campo magnético no interior do solenoide. 6) Colocar a bússola manual no interior do solenoide e comprovar o sentido do campo magnético. Foi o esperado? 52 PRÁTICA 9 – Força Magnética INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 53 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 9 – Força Magnética Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Materiais 01 base de acrílico para força magnética 170x130mm; 02 hastes com apoios; 01 balanço de latão 70x155mm; 01 bobina para motor elétrico de corrente contínua; 01 imã “U” com suporte metálico; 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; 02 pilhas grandes; Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 54 2) Ligar a fonte DC e observar o comportamento do balanço. O que acontece? 3) Identificar o sentido da corrente elétrica. 4) Identificar o sentido do campo magnético, para cima ou para baixo (sentido do campo magnético do pólo norte ao pólo sul). 5) Com a regra da mão direita, identificar o sentido da força magnética (para dentro ou para fora). Foi o esperado? 6) Inverter o sentido da corrente e repetir os procedimentos. O que é observado? 55 7) Inverter os pólos do ímã em forma de “U” e repetir o procedimento. O que é observado? 56 PRÁTICA 10 – Motor Elétrico de Corrente Contínua (Elementar) INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 57 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 10 – Motor Elétrico de Corrente Contínua (Elementar) Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Materiais 01 base de acrílico para força magnética 170x130mm; 02 hastes com apoios; 01 balanço de latão 70x155mm; 01 bobina para motor elétrico de corrente contínua; 01 imã “U” com suporte metálico; 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; 02 pilhas grandes; Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 58 2) Retirar o balanço de latão e colocar nos dois suportes e entre os pólos do ímã a bobina do motor. Ligar a fonte DC 3V e iniciar o movimento de rotação (pode ser necessário dar um pequeno impulso inicial). 3) Inverter o sentido da corrente elétrica e observar o que acontece. 4) Explicar o fenômeno observado. 59 PRÁTICA 11 – Lei de Lenz INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 60 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 11 – Lei de Lenz Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Materiais 01 bússola didática (suporte para bússola didática + 01 agulha magnética); 01 bobina conjugada de 200 – 400 – 600 espiras; 01 ímã cilíndrico emborrachado com cabo; 01 galvanômetro didático -2mA à +2mA; 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 61 2) Ligar o galvanômetro primeiro na bobina de 200 espiras; 3) Identificar o pólo (N ou S) na extremidade do ímã com cabo; 4) Movimentar o ímã colocando-o no interior da bobina. O que aconteceu com o galvanômetro? 5) Identificar o sentido da corrente induzida na bobina. Aplicar a regra da mão direita e identificar o sentido do campo magnético na parte externa da bobina. 6) Identificar os pólos magnéticos que se formaram na bobina. 62 7) Movimentar o ímã retirando-o do interior da bobina. O que aconteceu com o ponteiro do galvanômetro em relação ao item 4? 8) O que aconteceu com o sentido da corrente induzida em relação ao item 5? 9) Para produzir um pólo norte sobre a face da espira voltada para o ímã, devemos aproximar ou afastar o ímã? 10) Colocar o ímã no interior da bobina e deixar em repouso. O que aconteceu com o ponteiro do galvanômetro? Justifique sua resposta. 11) Repetir os procedimentos com as bobinas de 400 e 600 espiras. Verificar o que e por que ocorre com o ponteiro do galvanômetro. 63 PRÁTICA 12 – Experiência de Oersted INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL E RELATÓRIO 64 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 RELATÓRIO DA PRÁTICA 12 – Experiência de Oersted Equipe: Turma: _______________ Data: ____/____/____ 1) 2) 3) 4) 5) 6) Valor: 4,0 Nota: Materiais 01 montagem de oersted com 3 bornes; 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; 02 pilhas grandes; 01 pilha magnética. Procedimentos 1) Montar o equipamento conforme foto abaixo. 65 2) Colocar os cabos de ligação de tal modo que, a corrente elétrica, passe pelo lado de cima da agulha magnética. 3) Girar o conjunto até que a agulha da bússola fique paralela ao condutor. 4) Identificar o sentido da corrente elétrica. 5) Aplicar a regra da nãodireita e identificar o sentido do campo magnético em torno do condutor. 6) Ligar a fonte DC e observar o comportamento da agulha da bússola. O que aconteceu? O movimento da agulha da bússola foi o esperado? 7) Inverter o sentido da corrente elétrica e observar o comportamento da agulha da bússola. o movimento da agulha da bússola foi o esperado? 66 8) Mudar a posição de um cabo de ligação e fazer a corrente elétrica passar pelo lado de baixo da agulha da bússola. O que aconteceu? 9) Aplicar a regra da mão direita e identificar o sentido do campo magnético. O movimento da bússola foi o esperado? 10) O que este experimento mostrou? O que acontece em torno do condutor?
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