Demonstração da força de Lorentz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM 
FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
CURSO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA – IEF102 
TURMA: 01 
 
 
 
 
 
 
 
 
Física Geral Experimental 
RELATÓRIO – DEMONSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ 
 
 
 
 
Daiara Colpani – 21600544 
Parceiros: Maria Luana Crystina de Souza e Thiago Tuma Camilo. 
 
 
 
 
 
 
 Manaus, 19 de maio de 2017. 
 
 
Daiara Colpani – 21600544 
 
 
 
 
 
 
Física Geral Experimental 
RELATÓRIO – DEMONSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Manaus, 2017 
Trabalho acadêmico apresentado à 
Universidade Federal do Amazonas como 
obtenção de nota parcial para a disciplina 
de Física Geral Experimental ofertada no 
período presente do curso de Engenharia 
Química. 
 
Professor Dr. Oleg Grigorievich Balev. 
 
Sumário 
 
1. Introdução ........................................................................................................................................ 3 
2. Objetivos .......................................................................................................................................... 3 
3. Parte Experimental .......................................................................................................................... 4 
4. Resultados e Discussão .................................................................................................................... 5 
5. Conclusão ........................................................................................................................................ 8 
6. Referências ...................................................................................................................................... 8 
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1. Introdução 
Através de estudos anteriores, sabe-se que cargas em movimento criam um campo 
magnético. Por outro lado, havendo um campo magnético em determinada região do espaço, este 
exercerá uma força sobre uma carga em movimento. 
Existem duas formas básicas de criação de um campo magnético. A primeira tem a ver com 
a descoberta do fenômeno; trata-se do campo de um ímã permanente. A segunda forma tem a ver 
com o campo criado por uma carga em movimento; trata-se do campo criado por uma corrente 
elétrica. 
Não importa, para o momento, qual a fonte de criação, o que importa é que dado um campo 
magnético, B, este exerce uma força sobre uma carga, q, em movimento, dada por: 
F = q x v x B (Equação 1) 
Onde, 
 v é a velocidade da carga. 
A força magnética é nula em duas circunstâncias: 
• Carga estacionária (v=0); 
• Velocidade paralela ao vetor campo magnético. 
No caso geral, em que temos um campo elétrico, E, e um campo magnético, a força sobre 
uma carga em movimento é dada por: 
F = FE + FB = qE + qv x B ( Equação 2) 
A força expressa na Equação 2 é conhecida como força de Lorentz. 
 
2. Objetivos 
Estudar o funcionamento da balança de corrente, determinando os parâmetros que 
influenciam na força sobre o braço na balança. Aplicar os conceitos envolvidos na Força de Lorentz 
para calcular a indução magnética. 
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3. Parte Experimental 
3.1 Materiais: 
• 1 balança de corrente; 
• 1 fonte CC variável; 
• 1 teslâmetro digital; 
• 1 imã formato U; 
• Fios de conexão; 
• 1 calço dos pólos; 
• 1 espira, L = 50 mm, n = 1; 
• 1 espira, L = 50 mm, n = 2. 
 
3.2 Procedimentos: 
1 – O experimento foi montado de acordo com a figura 1 a seguir. 
 
 
2 – Instalou-se a primeira placa no braço da balança mantendo o fio horizontal completamente 
dentro da região entre os pólos do imã. 
3 – Conectou-se a placa com o fio as fitas condutoras flexíveis e estas a um suporte e o suporte a 
uma fonte de tensão. 
4 – Primeiramente, determinou-se a massa da placa com corrente nula utilizando-se a balança. 
5 – Aumentou-se lentamente a corrente na espira e observou-se o que ocorreu. 
Figura 1. Montagem do experimento. 
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6 – Ajustou-se a placa de modo que fosse puxada para baixo. 
7 – Variou-se lentamente a corrente na faixa de 0,5 a 4,0 A e mediu-se a massa aparente da placa 
utilizando a balança para dez valores de corrente. 
8 – Repetiram-se os passos anteriores para a outra espira. 
9 – Ao terminar, desligou-se a fonte de tensão e mediu-se, utilizando o medidor de campo 
magnético, o campo magnético gerado pelo imã da bancada. 
 
4. Resultados e Discussão 
A seguir, encontram-se as tabela 1 e 2 que relacionam a força aplicada em cada placa para 
cada valor de corrente na espira de n igual a 1 e 2, respectivamente. A força foi calculada através da 
equação: 
F = m x g (Equação 3) 
Onde, 
m = massa (Kg); 
g = gravidade = 9,8 m/s2. 
 
 Corrente (A) Massa (Kg) Força (N) 
1 0,5 0,00019 1,862 x 10-3 
2 1,0 0,00041 4,018 x 10-3 
3 1,5 0,00062 6,076 x 10-3 
4 2,0 0,00086 8,428 x 10-3 
5 2,5 0,00112 10,976 x 10-3 
6 3,0 0,00126 12,348 x 10-3 
7 3,5 0,00149 14,602 x 10-3 
8 4,0 1,71 16,758 
 
 
 Corrente (A) Massa (Kg) Força (N) 
1 0,5 0,00047 4,606 x 10-3 
2 1,0 0,00090 8,820 x 10-3 
3 1,5 0,00135 13,230 x 10-3 
4 2,0 0,00178 17,444 x 10-3 
Tabela 1. Dados experimentais para espira de n=1. 
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5 2,5 0,00219 21,462 x 10-3 
6 3,0 0,00264 25,872 x 10-3 
7 3,5 0,00308 30,184 x 10-3 
8 4,0 0,00350 34,300 x 10-3 
 
 
A partir destes dados, obtiveram-se os gráficos que relacionam força e corrente para cada 
espira. 
 
 
 
 
 
Tabela 2. Dados experimentais para espira de n=2. 
Gráfico 1. F x i para espira de n=1. 
Gráfico 2. F x i para espira de n=2. 
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A dependência funcional entre as grandezas, como observado nos gráficos acima, é linear e 
diretamente proporcional, assim como esperado, pois de acordo com a equação 2 (força de 
Lorentz), quando o valor da corrente aumenta, a força também aumenta. 
Através da inclinação da reta de cada gráfico, puderam-se obter os valores do campo 
magnético para cada espira, os quais são: 
- Espira n = 1: B = 0,00425 T; 
- Espira n = 2: B = 0,00849 T. 
O valor medido no teslâmetro ao final do experimento foi de 76,0 mT ou 0,076 T, como 
mostra a figura 2. 
 
 
 
Sabe-se que a espira de n = 1, tem L = 50 mm e a espira de n=2 tem L = 100 mm. Estes 
valores foram dispostos em um gráfico para melhor visualização de suas relações. Para isto, 
utilizaram-se os valores calculados da força para corrente igual a 0,5 A. 
 
 
Figura 2. Medição do campo magnético gerado pelo imã. 
Gráfico 3. Relação da força entre as espiras. 
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A dependência obtida é como a esperada, ou seja, diretamente proporcional, pois de acordo 
com a equação 2 (força de Lorentz), o valor da força aumenta quando o valor de L aumenta. 
 
5. Conclusão 
Através da presente aula prática laboratorial, foi possível entender a relação da corrente 
elétrica e campo magnético, assim como calcular a força de Lorentz a partir de sua equação. 
Ademais, foi possível aplicar os conhecimentos teóricos basais do aluno a fim de utilizar a balança 
de corrente e entender, na prática, o seu funcionamento. 
 
6. Referências 
CAPUANO, F.G; MARINO, M.A.M. Laboratório de Eletricidade e Eletrônica. 21ªEdição. Editora 
São Paulo: Erica, 2005. 
HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J; Fundamentos de Física 3 - São Paulo: Livros 
Técnicos e Científicos Editora, 4ª Edição, 1996.