Trabalho lab Física Aula 10 (2)

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Larissa Isabelle Costa
Belo Horizonte
2014
Larissa Isabelle Costa
Física Experimental III: Relatório do Trabalho Prático X
Relatório referente à aula de terça-feira, dia 05/05/2014, sobre Indutância de uma bobina na disciplina de Física Experimental no curso de Engenharia Química, na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.
Professor: Euzimar Marcelo Leite
Belo Horizonte
 2014
Resumo
No interior das espiras de uma bobina percorrida por uma corrente elétrica cria-se um fluxo magnético. Se a corrente for variável, este fluxo também será variável, e como a variação de um fluxo magnético gera uma força eletromotriz, podemos dizer que em qualquer bobina em que a corrente não é constante, aparece uma força eletromotriz induzida.
Em todo circuito elétrico por onde passa uma corrente elétrica i existe um campo de indução magnética B criado por essa corrente. Em geral, o valor desse campo depende do valor dessa corrente e das propriedades magnéticas do meio nas vizinhanças desse circuito. Quando o meio é o vácuo ou mesmo o próprio ar, a indução magnética B é diretamente proporcional a corrente. Porem, a presença de materiais com propriedades magnéticas como o Ferro faz com que a indução magnética passe a depender da corrente de modo complexo.
A indutância é a relação entre o fluxo magnético e a corrente que o gera ou que é gerada. Como a força magnética depende da carga e velocidade, logo depende da corrente, pois a corrente elétrica são cargas em movimento. A variação do fluxo magnético gera uma corrente, pois estará fazendo as cargas se moverem. 
Em um circuito constituído de uma ou mais bobinas perfeitas (resistência interna igual a zero) quando percorrido por uma corrente elétrica produz um campo magnético, campo este que cria um fluxo que as atravessa. A capacidade de uma bobina em criar o fluxo com determinada corrente que a percorre é denominada Indutância (símbolo L).
Palavras-chave: Indutância – Impedância – Bobinas – Fluxo Magnético.
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO............................................................................................................5
2. DESENVOLVIMENTO ............................................................................................7
2.1 OBJETIVO GERAL ..................................................................................................7
2.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..................................................................8
2.3 RESULTADOS ..........................................................................................................8
2.4 QUESTIONÁRIO.....................................................................................................10
3.CONCLUSÃO.............................................................................................................12
	Referências bibliográficas................................................................................................13
INTRODUÇÃO
Dentro das espiras de uma bobina percorrida por uma corrente elétrica surge um fluxo magnético. Se a corrente for variável, este fluxo também será variável, e como a variação de um fluxo magnético gera uma força eletromotriz, podemos concluir que em qualquer bobina em que a corrente não é constante, aparece uma força eletromotriz induzida.
Matematicamente podemos escrever: (Lei de Faraday)
O fluxo depende do campo magnético, e pode ser determinado por:
O campo magnético depende da corrente:
Desta forma podemos dizer que o fluxo magnético é função da corrente. Assim, podemos escrever :
Chamamos L de indutância da bobina. Desta forma, temos:
A indutância L é dada, no SI, em Henry (plural henries), onde 1 Henry = 1 weber / ampere.
Este é um circuito RL em corrente alternada. A tensão de alimentação deste circuito é do tipo:
Onde W é a frequência angular do gerador, que vale: , onde f é a frequência em Hz. No Brasil é muito utilizada a frequência de 60 Hz, para fins comerciais.
Para o circuito acima podemos escrever, em termos de tensões:
Na resolução desta equação diferencial surge uma grandeza igual a L,  chamada XL ou reatância indutiva do circuito, medida em ohms. Assim:
Como esta grandeza apresenta a mesma dimensão de resistência, definimos a impedância, Z, como sendo uma resultante entre a ação conjunta da resistência e reatância.
Do diagrama acima temos:
R2 + X2L = Z2
Usando as relações anteriores temos:
 
 
E, finalmente:
2. DESENVOLVIMENTO
2.1 OBJETIVO GERAL
Verificar o sistema de indutância numa bobina
Diferenciar a autoindutância de uma bobina da indutância mutua
Entender a grandeza física impedância de uma bobina de n espiras	
2.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
a) Material utilizado:
 1 Fonte universal AC; 
 1 Fonte universal CC; 
 2 Multímetros; 
 1 Bobina; 
 1 Reóstato; 
 Fios de ligação.
b) Montagem dos circuitos:
Circuito em corrente contínua
Circuito em corrente alternada
 
c) Procedimentos Experimentais:
Circuito em corrente contínua
 Variando a tensão na fonte, meça a corrente
 Construa o gráfico V x I e determine sua inclinação, que é igual a R, resistência do circuito.
Circuito em corrente alternada
Troque o voltímetro e o amperímetro CC para CA. Agora você usará a fonte universal em saída para CA e, como ela é fixa, adicione ao circuito o reostato.
Varie o reostato para obter valores diferentes de tensão e faça as medidas de corrente.
Construa o gráfico V x I e calcule sua inclinação. A inclinação, neste caso, será Z, a impedância do circuito. Naturalmente você verá que o valor de Z é maior que o de R, a medida feita no cálculo em CC, já que a impedância engloba a resistência.
2.3 RESULTADOS
Corrente Contínua:
	V(v)
	I(mA)
	0
	0
	0.5
	85
	1.0
	180
	1.5
	265
	2.0
	355
	2.5
	445
	3.0
	540
	3.5
	590
	4.0
	660
Y=BX + A : V=RI
A=-0.049
B=5.91
R=B
Resistência: 5.11 Ω 
Corrente Alternada
	V(v)
	I(mA)
	0
	0
	0.5
	4.7
	1.0
	9
	1.5
	14.2
	2.0
	19
	2.5
	23
	3.0
	28
	3.5
	31
	4.0
	36
Y=BX + A : V=ZI
A= -0.035
B= 111.04
B=Z
Impedância: 111.04 Ω
Cálculo da indutância:
f=1000Hz
L= 1,96 henries.
2.4 QUESTIONÀRIO 
Explique porque em CC a lei de Ohm é definida utilizando a resistência R da bobina e porque em CA a lei de Ohm é definida utilizando a grandeza física impedância Z da bobina.
Em CC a lei de Ohm é valida pois não há variação de fluxo magnético, já em CA é usada a lei de Faraday então encontra-se a impedância que é considerada outra resistência do sistema. 
Qual é a condição para que exista autoindutância de uma bobina?
Pela Lei de Lentz, o sentido da corrente induzida pelo Campo Magnético, é contrário a corrente i que produziu este Campo. Só há corrente induzida, enquanto houver variação da corrente i e do campo magnético. Quando a corrente i, e o Campo Magnético, se estabilizam, cessa a corrente induzida. 
A corrente induzida pode ser vista como uma oposição a passagem da corrente i. Este fenômeno elétrico,é chamado de indutância (L) de uma bobina ou indutor a qual só existe, enquanto há variação da corrente i e do Campo Magnético.
CONCLUSÃO
Referências bibliográficas
Apostila de Física Experimental III – Departamento de Física e Química