FISICA III Relatorios.

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA, EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA DA BAHIA- IFBA
ENGENHARIA CIVIL
ANDRÉIA PEREIRA VIANA 201413530002
EMILLY RIBEIRO EVANGELISTA 201613530015
HIAGO PINHEIRO DE OLIVEIRA 201413530005
JULIANE FERREIRA CALDEIRA 201613530019
NATHÁLYA RIBEIRO CAVALCANTE SILVA 201613530003
			 
Experimento de Oersted;
Lei da indução de Faraday;
Pêndulos relacionados a correntes de Focault;
Limalha e ímãs;
Funcionamento de um motor de corrente continua;
Eletroímã com pilha - para usar um prego como material ferromagnético.
Relatórios apresentados à disciplina de Física teórica e experimental III como requisito para obtenção da nota parcial do semestre, tendo como orientador o Professor Elcimar Pessoa Rocha.
EUNÁPOLIS-BA
2018
 SUMÁRIO
Experimento de Oersted (lei de Ampère) - corrente criando campos magnéticos .................................................................................. 3
Introdução ................................................................................................................. 3
Objetivo ..................................................................................................................... 4
Material utilizado ...................................................................................................... 4
Procedimento experimental .................................................................................... 4
Resultados e discussões ........................................................................................... 5
Bibliografias ............................................................................................................... 5
Lei da indução de Faraday - campo magnético interage com um circuito elétrico para produzir uma força eletromotriz. Pêndulos relacionados a correntes de Foucalt. .......................................... 7
Introdução ................................................................................................................ 7
Material utilizado ..................................................................................................... 8
Procedimento experimental ....................................................................................8
Resultados e discussões ...........................................................................................8
Pêndulos relacionados a correntes de Focault..................................................... 9
2.5.1 Introdução .................................................................................................................9
2.5.2 Material utilizado ..................................................................................................... 9
2.5.3 Procedimento experimental.................................................................................... 9
2.5.4 Resultados e discussões .......................................................................................... 10
2.6 Bibliografias ............................................................................................................. 10
Limalha e ímãs para observarmos as linhas de campo ............. 11
Introdução ............................................................................................................... 11
Material utilizado .................................................................................................... 12
Procedimento experimental ................................................................................. 13
Resultados e discussões ........................................................................................ 13
Bibliografias ............................................................................................................. 14
Funcionamento de um motor de corrente continua .................. 16
Introdução ................................................................................................................ 16
Material utilizado ..................................................................................................... 16
Procedimento experimental ................................................................................... 16
Resultados e discussões .......................................................................................... 17
Bibliografias .............................................................................................................. 17
Eletroímã com pilha - para usar um prego como material ferromagnético ............................................................................. 18
Introdução .................................................................................................................. 18
Material utilizado ....................................................................................................... 18
Procedimento experimental ..................................................................................... 18
Resultados e discussões ........................................................................................... 19
Bibliografias................................................................................................................ 19
Experimento de Oersted (Lei de Ampère) - Corrente criando campos magnéticos
INTRODUÇÃO
 	No ano de 1819 o físico dinamarquês Oersted observou que, quando a agulha de uma bússola (agulha imantada) é colocada próxima a um fio condutor de corrente elétrica, essa agulha é desviada de sua posição. O deslocamento da agulha é explicado pela formação de um campo magnético em torno do condutor percorrido por corrente elétrica, como pode ser observado no esquema da Figura 1.1 abaixo.
Figura 1.1: Representação do experimento de Oersted com o fio sobre a agulha imantada.
Em (a) e (b) a agulha aponta ao longo do meridiano magnético, sendo que não há corrente no fio. Em (c) temos o desvio da agulha com seu polo Norte desviando-se para Oeste quando flui uma corrente no fio do Sul para o Norte.
Fonte: Martins, 2014.
 	A lei de Ampère surgiu através da interpretação do trabalho de Oersted por André Marie Ampére e é usada para calcular o campo de indução magnética em ssitemas simples com certa simetria (similar a aplicação da Lei de Gauss). Em resumo, a lei de Ampère (válida apenas para campos elétricos não-variáveis) expressa o fato que uma corrente elétrica gera um campo magnético. Matematicamente, a lei de Ampère pode ser escrita como 
 (1)
em que B representa o campo de indução magnética, C a curva fechada, km  a constante magnética e Ic a corrente total através da curva C, considerada como positiva de acordo com a regra da mão direita. 
 O sentido do campo magnético é determinado pelo sentido da corrente. Logo, ao inverter-se o sentido da corrente, inverte-se o sentido do campo. 
 OBJETIVO
 	 Verificar a existência de um campo magnético produzido por uma corrente elétrica através da deflexão da agulha de uma bússola.
MATERIAL UTILIZADO
Equipamento de laboratório para experimentos de eletromagnetismo contendo: 
Condutor retilíneo horizontal
Agulha imantada (bússola)
Um acumulador
Um interruptor (chave)
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
 Nas Figuras 1.2 e 1.3 abaixo podem ser vistos a ilustração do procedimento para realização do experimento e Oersted. Tem-se um condutor retilíneo horizontal colocado paralelamente a uma agulha imantada.
 O condutor por sua vez é conectado em série com um acumulador (que fornecerá a corrente), um reostato (para controle da intensidade da corrente) e por último é conectado com uma chave (interruptor) para abertura e fechamento do sistema. A princípio, a chave está aberta, e a agulha se mantém paralela ao condutor (Figura 1.2). 
Figura 1.2: Circuito aberto com agulha paralela ao condutor.
Fonte: Experimento de Oersted, disponível em: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo_corrente/exper_oersted/A seguir a chave foi fechada, permitindo a passagem da corrente elétrica e produzindo um campo magnético, podendo ser visualizado o desvio da agulha, ilustrado na Figura 1.3. 
Figura 1.3: Circuito fechado com agulha desviada.
 Fonte: Experimento de Oersted, disponível em: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo_corrente/exper_oersted/
 	Ao interromper a passagem de corrente elétrica, a agulha voltou a se orientar na direção norte-sul.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 	O experimento de Oersted demonstrou que a corrente elétrica em um fio condutor está associada ao campo magnético existente ao redor desse fio. Sabe-se que a agulha de uma bússola é um pequeno ímã, e que este é atraído ou repelido quando aproximado de outro ímã ou um campo magnético.
Logo, com a criação do campo magnético no fio, ao aproximar a bússola deste, a agulha defletirá da sua posição, sendo esta atraída ou repelida por este fio. Todo fio condutor, quando atravessado por uma corrente elétrica, cria em torno de si um campo magnético, que dependendo da posição do fio em relação à agulha da bússola, ela girará para um lado ou para outro. Caso o sentido da corrente seja invertido, inverterá também o sentido da deflexão.
BIBLIOGRAFIAS
[1] Lei de Ampère. Disponível em:< http://knoow.net/cienciasexactas/fisica/lei-de-ampere/>. Acesso em:09/04/2018
[2] Fundamentos da Física- Lei de Ampère- Maxwell. Disponível em: <http://coral.ufsm.br/gef/l-eletro.html>. Acesso em:09/04/2018
[3] MARTINS, M. Proposta para recriar o experimento de Oersted com
materiais de baixo custo. Monografia. Universidade Estadual de Maringá – UEM. Maringá-Paraná, 2014. 
[4] RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.; FÍSICA II, 5ª edição, volume 02; Ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2003.
[5] Experiencia de Oersted. Disponível em: < http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo_corrente/exper_oersted/ >. Acesso em: 09/04/2018. 
[6] Experiencia de Oersted. Disponível em: < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/experimento-oersted.htm>. Acesso em:09/04/2018. 
Lei da indução de Faraday - campo magnético interage com um circuito elétrico para produzir uma força eletromotriz. Pêndulos relacionados a correntes de Foucalt.
INTRODUÇÃO
	Quando um espaço limitado por um condutor sofre alteração de fluxo de indução magnética é gerado entre seus terminais uma força eletromotriz (fem). Se os terminais se encontram ligados a um aparelho elétrico ou a um leitor de corrente esta força eletromotriz irá produzir uma corrente, denominada corrente induzida.
	Este feito é definido como indução eletromagnética, por ser determinado por um campo magnético e provocar correntes elétricas. A corrente induzida só dura enquanto há variação do fluxo, denominado fluxo indutor.
	A lei de Faraday, denominada também de lei da indução magnética, foi criada a partir dos estudos de Michael Faraday, Heinrich Lenz e Franz Ernst Neumann durante os anos 1831-1845, determina a quantidade da indução eletromagnética.
	A lei de Faraday associa a força eletromotriz criada entre os terminais de um condutor sujeito à variação de fluxo magnético com o módulo da variação do fluxo em função de um intervalo de tempo em que esta variação acontece, sendo expressa pela seguinte equação: 
	Uma consequência adquirida da Lei de Lenz é o sinal negativo na expressão, que diz que a corrente induzida tem um sentido que gera um fluxo induzido oposto ao fluxo indutor.
	O experimento consiste em duas bobinas maiores, afastadas a uma distancia proporcional aos raios, formando o denominado conjunto bobina de Helmholtz, que ao ligar a uma fonte de corrente alternada produz em seu centro, e em torno, um campo magnético aproximadamente uniforme, mas variável, descrito como:
, sendo a amplitude do campo: Bo.
, sendo a frequência da oscilação da corrente: F.
	Em um fluxo magnético que varia através de uma superfície sólida, e não só limitada por um condutor como em indução eletromagnética, há a produção de uma corrente induzida sobre ele como se toda superfície fosse combinada por uma série de espiras muito finas.
	O físico e astrônomo francês Jean Bernard Léon Foucault, foi quem primeiro mostrou a existência dessas correntes, e elas são denominadas correntes de foucault em sua homenagem.
MATERIAL UTILIZADO
Conexões com pinos banana;
Um sistema de bobinas paralelas;
Um imã em barra;
Um multímetro.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	De posse do kit para o ensaio (Figura 2.1), como procedimentos experimentais para obtenção de medidas liga-se o multímetro, aproximando e afastando o imã lentamente, observando e anotando os valores obtidos através desta análise. Repete-se o procedimento descrito anteriormente, porém, com maior velocidade, anotando os novos valores.
Figura 2.1: Conjunto multímetro, bobinas paralelas e conexões de pinos bananas.
Fonte: Passeidireto.com
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Ao comparar os dois resultados, o procedimento realizado aproximando e afastando o imã do conjunto lentamente e rapidamente, nota-se a relação da velocidade com a intensidade do campo, sendo o aumento da velocidade proporcional ao aumento da intensidade da corrente. Havendo, também, a relação entre o sentido do campo magnético do imã sobre a bobina, com o sentido da corrente elétrica no interior das espiras, observando a influência do sentido da corrente induzida, do campo magnético, que contesta a modificação, e fluxo magnético criado pela espira.
PÊNDULOS RELACIONADOS A CORRENTES DE FOUCALT
MATERIAL UTILIZADO
Pêndulos metálicos de material que não seja ferromagnético;
Suporte para os pêndulos;
Imãs permanentes ou eletroímãs.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	O experimento consiste na análise do movimento dos pêndulos ao oscilar no conjunto suporte de pêndulo, imã, conforme mostrado na Figura 2.2, observando se houver a frenagem dos pêndulos ao passar pelos imãs. Utilizando a corrente de Foucault para explicar este efeito, nos três modelos de pêndulos: o primeiro sem fendas, outro com fendas similares a dentes e o terceiro com fendas vazadas. 
Figura 2.2: Conjunto suporte pêndulos e pêndulos;
Fonte: própria.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	O fenômeno analisado traduz-se em uma freagem dos pêndulos ao passar entre os ímãs. Para provar que são as correntes de Foucault surgidas que geram esse efeito, tem-se três tipos de pêndulos: um caracterizado por uma placa completa, outro por uma placa da mesma forma, porém com fendas, e o terceiro é formado por uma placa com fendas, mas que não são completamente vazadas na parte inferior, havendo, assim, uma ligação entre as fendas.
	Ao soltar o pêndulo que contém a placa inteira para oscilar, o efeito é muito forte. O pêndulo é quase que completamente freado na primeira oscilação entre os ímãs. Ao fazer o mesmo com o pêndulo com as fendas, percebe-se que ele oscila um pouco mais que o primeiro, mas também é freado rapidamente, efeito que pode ser esclarecido por conta de as fendas aumentarem o circuito que as correntes induzidas têm que cursar. Por último, com o pêndulo com fendas abertas, observa-se que neste, o efeito de freagem é praticamente nulo, e ele oscila quase que livremente entre os pólos dos ímãs, pois como as fendas são abertas, correntes não conseguem fechar um circuito do mesmo modo em que aconteceu nos outros dois casos, e o efeito gerado por pequenas correntes induzidas em cada uma das fendas é muito fraco.
BIBLIOGRAFIA
[1] RODRIGUES, l.v., Et al. LEIS DE FARADAY E LENZ COM BOBINAS PARALELAS. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/5662356/relatorio-fisica-experimental-iii-8--lei-de-faraday-e-lenz-com-bobinas-paralelas>. Acesso em 10 de abril de 2018.
[2] Souza, R. D. BALANÇA CURIE E CORRENTES DE FOUCAULT. Disponível em: <https://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2005/RafaelD-Mansanares_RF1.pdf>. Acesso em 08 de abril de 2018.
[3] Miguez, B. R. DEMONSTRAÇÃO DA LEI DE INDUÇÃODE FARADAY E LEI DE LENZ. Disponível em: <https://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2010/BrunoS-Kemp_F609_RF1.pdf>. Acesso em 08 de abril de 2018.
Limalha e ímãs para observarmos as linhas de campo
INTRODUÇÃO 
Os campos magnéticos estão presentes nos equipamentos de Ressonância magnética, transformadores, motores elétricos e o nosso planeta que é considerado um grande ímã o qual produz um campo magnético. A criação do campo magnético é pela influência de correntes elétricas que estão se movimentando e pelos ímãs, logo no início o magnetismo tinha associação somente por ímãs, mas James Maxwell criou a teoria do eletromagnetismo, em que identificou a influência também das correntes elétricas.
Campo magnético é a região em torno do ímã, em que ocorrem iterações magnéticas, a sua representação em um ponto no espaço é um vetor chamado vetor indução magnética ou vetor campo magnético, no Sistema Internacional de unidades (SI), a sua unidade de intensidade do vetor é tesla. Linha de indução do campo magnético ou linha de campo magnético é a linha imaginária e curva, a qual a tangente dá a direção do campo em um ponto. Duas linhas nunca se cruzam, elas apontam do pólo norte para pólo sul (Figura3.1), e são mais densas onde o campo é mais intenso. O ímã tem uma carga positiva e outra negativa, a região próxima influencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos, o ferro é um material ferromagnético e seus dipolos magnéticos se alinham quando está na presença de um ímã, que é a presença de um campo magnético externo. A atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados tem a intermediação pela ação do campo magnético, podendo até não ter atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados, mesmo havendo campo entre eles, caso ocorra é porque o campo de um ímã enfraquece conforme aumenta a distância a ele.
Figura 3.1: Linhas de campo apontam do pólo norte para o sul.
Fonte: Mapeamento de campo magnético, disponível em:2.fc.unesp.br
Ao observar as linhas formadas por limalhas de ferro na folha de papel colocada sobre um ímã, o físico e químico Michael Faraday (1791-1867) propôs o conceito de linha de força, que permitem saber por onde passa o campo e sua intensidade, de acordo com a concentração da limalha em certa região. Pelo fato da limalha de ferro ter pouca massa, ela alinha seus dipolos magnéticos e ajusta-se na direção do campo externo. Faraday mostrou a forma assumida pelas linhas de campo (Figura 3.2), usando a limalha de ferro espalhada ao redor da barra magnética no artigo “Pesquisas Experimentais em Eletricidade”, publicado em 1852.
Figura 3.2: Linhas de campo de limalha de ferro.
Fonte: Ímãs e campo magnético, disponível em: fisicaevestibular.com.br
MATERIAL UTILIZADO
Ímã
Limalha de Ferro
Placa de Acrílico
Figura 3.3: Conjunto com ímã, limalha de ferro e placa de acrílico.
Fonte: Própria.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
 De posse do conjunto para o experimento (Figura 3.3), é posicionado o imã no meio e horizontalmente na placa de acrílico, com isso a limalhas de ferro ajustam-se na direção do campo magnético, desenhando sua direção (Figura 3.4). Ao mudar a posição do imã ou o formato, ou até pondo mais de um imã, é possível notar que o alinhamento das limalhas também muda.
Figura 3.4: Direção das linhas de campo descritas pela limalha de ferro.
Fonte: Conjunto para Magnetismo, disponível em: cidepe.com.br
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Mudando a posição do ímã ou o formato, ou colocando mais ímãs, foi possível perceber a mudança do alinhamento das limalhas, ocorrendo a mudança do desenho das linhas de campo. A cauda de uma limalha tende a grudar na cabeça de outra, assim como dois ímãs. Nas figuras abaixo podemos ver a mudança do desenho das linhas de campo.
Figura 3.5: Linhas de Campo de um ímã em barra, semelhante ao que usamos no experimento.
Fonte: Artigo de Michael Faraday (1791-1867), em “Experimental Researches in Eletricity, disponível em: 2.fc.unesp.br
Figura 3.6: Linhas de Campo de dois ímãs cilíndricos com eixos N-S na direção longitudinal, perpendiculares à folha de papel.
Fonte: Artigo de Michael Faraday (1791-1867), em “Experimental Researches in Eletricity, disponível em: 2.fc.unesp.br
Figura 3.7: Linhas de Campo de um ímã cilíndrico, com eixos N-S na direção transversal, perpendicular à folha de papel.
Fonte: Artigo de Michael Faraday (1791-1867), em “Experimental Researches in Eletricity, disponível em: 2.fc.unesp.br
Figura 3.8: Linhas de Campo de dois ímãs em barra com os pólos opostos separados.
Fonte: Artigo de Michael Faraday (1791-1867), em “Experimental Researches in Eletricity, disponível em: 2.fc.unesp.br
BIBLIOGRAFIA
[1] RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.; FÍSICA II, 5ª edição, volume 02; Ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2003.
[2] Mapeamento de campo Magnético. Disponível em: <http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele13.htm>. Acesso em:08/04/2018. 
Funcionamento de um motor de corrente continua
INTRODUÇÃO
	O motor elétrico tem como função a mutação da energia elétrica em energia mecânica. A produção dos motores elétricos foi iniciada por Michael Faraday em 1813 que, colocando um imã em uma bobina de fio de cobre, fez com que o mesmo girasse ao passar por uma corrente elétrica. O motor de corrente continua possui duas estruturas: o estator e o rotor. O estator é o imã e o rotor a bobina. 
MATERIAL UTILIZADO
01 imã;
01 pilha;
Fio de cobre esmaltado;
02 pedaços de arame;
Base.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
- Fazer círculos com o fio de cobre, deixando pontas de cada lado para se obter uma bobina;
- Montar hastes com os pedaços de arame;
- Fixar a pilha na base para servir de fonte de energia;
- Anexar as hastes na pilha;
- Apoiar a bobina nas hastes;
- Fixar o imã na base, próximo a bobina;
- Observe se a bobina irá começar a rodar, se isso não ocorrer, dê o impulso inicial.
O motor deve ser montado de modo que se assemelhe a Figura 4.1.
Figura 4.1: Motor de corrente contínua
Fonte: Própria
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Observa-se que quando a bobina é inserida dentro do campo magnético criado por um imã e a mesma é conectada a uma pilha que lhe abastece com corrente contínua, a bobina tem como resultado o efeito de giro. Percebe-se também que ao inverter os polos do imã e invertendo as ligações nos polos da pilha, a bobina também inverte o sentido de rotação. Com isso, conclui-se que o motor é um dispositivo que utiliza a interação de um campo magnético com a corrente elétrica, para produzir movimento de rotação. E a partir desse movimento de rotação executa- se um trabalho.
BIBLIOGRAFIA
[1] RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.; FÍSICA II, 5ª edição, volume 02; Ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2003.
[2] Catálogo de Experimento, Laboratórios de Física, IFBA- Eunápolis.
[3] Shimizu, S. MOTOR ELÉTRICO. Disponível em: <http://fap.if.usp.br/~lumini/f_bativ/f1exper/magnet/motor_shi.htm>. Acesso em: 10 de abril de 2018.
 
Eletroímã com pilha - para usar um prego como material ferromagnético
5.1. INTRODUÇÃO
Uma corrente elétrica ao passar através de um fio condutor, cria em volta de si um campo magnético. Sendo analisado a princípio por Hans Christian Orste, no início do século XIX. Um solenoide, é um conjunto constituído por um fio condutor envolto em uma sequência de espiras, com formato de tubo. Ao atravessar corrente elétrica, cria-se um campo magnético na direção perpendicular à uma seção reta do solenoide. Este arranjo em forma de tubo faz com que surjam no solenoide polaridades norte e sul definidos, tal como a figura5.1. 
 
Figura5.1: Solenoide.
Fonte: Universidade de São Paulo
 	Os materiais ferromagnéticos são compostos, por uma quantidade cavalar ímãs naturais, de tamanho pequeno, definidos como dipolos magnéticos elementares. Sem o efeito de um campo magnético exterior,estes dipolos desalinhados, de forma que a soma total de seus campos magnéticos é nula. Sendo assim, ao inserir um prego, que é feito de um composto ferromagnético, dentro de um solenoide, o campo magnético deste irá alinhar os dipolos do prego.
Os campos magnéticos dos dipolos se somam, gerando um novo campo magnético por conta do prego.
Ou seja, ao fim do procedimento teremos a soma dos campos do solenoide, somado com o campo do prego. O conjunto de um solenoide com um núcleo de material ferromagnético é chamado de eletroímã.
 
5.2. MATERIAL UTILIZADO
Fio de cobre;
Pilha comum;
Prego;
Clipes de papel, moedas ou pequenos pregos.
 
5.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Enrolar o prego com o fio de cobre, enrolando para que fique bem próximas;
Descascar as extremidades do fio para ter contato com a pilha;
fazer o contato das extremidades descascadas uma no polo positivo e outra no negativo da pilha;
Ao concluir o eletroímã. Por fim, aproximasse o prego envolto com o fio de cobre sobre pequenos objetos metálicos.
 
5.4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Observa-se que a corrente elétrica gerada pela pilha cria um campo magnético que atua sobre o imã. Bem como o conjunto prego/fio condutor gera um eletroímã, este que intensifica o efeito magnético produzido por uma corrente elétrica.
E notável a grande vantagem do eletroímã sobre o imã, pois ele pode ser desligado e soltar o material atraído.
 
BIBLIOGRAFIA
[1] UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA. UNESP. Eletroímã. Disponível: <http://fap.if.usp.br/~lumini/f_bativ/f1exper/magnet/eletroima_sh.htm>. Acesso em 11 de abril de 2018.
[2] Shimizu, S. Eletroímã. Disponível em: <http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele11.htm>. Acesso em: 10 de abril de 2018.