Relatório Experiência Av2

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma nº
Experiência 
Leis de Faraday e Lenz com Bobinas e solenoide
Professor: 
Alunos: 
�
.Analogamente ao caso de um sistema elétrico com elevado grau de liberdade em que a utilização da Lei de Gauss simplifica enormemente a determinação do campo elétrico, a lei de Ampère pode ser usada para determinar � INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/math/4/1/9/41968d7938b8145f26e1d196abc77144.png" \* MERGEFORMATINET ��� num sistema de correntes estacionárias com alguma simetria. Uma vez que , as linhas de força magnéticas são necessariamente fechadas (não existem monopólos magnéticos). Um exemplo são as linhas de forças circulares ao redor do fio retilíneo por onde passa uma corrente elétrica. O resultado da experiência de Ampère diz que a circulação de  ao longo de uma curva C é proporcional à intensidade de corrente  que atravessa a curva (também denominada circuito amperiano). É importante destacar que isso só vale para correntes estacionárias. A lei de Ampère na forma integral pode ser escrita como:3
onde  é a permeabilidade magnética no vácuo com um valor no Sistema Internacional de Unidades (SI):
Esta lei também pode ser escrita na forma diferencial por meio do teorema de Stokes:
onde  é qualquer superfície cuja curva suporte seja C. Dado que tal igualdade entre integrais deve valer para qualquer superfície cuja curva suporte seja C, tem-se finalmente:
onde  representa a corrente total que passa pela superfície da linha de contorno onde  é a densidade de corrente elétrica.
2 - Lista de materiais:
Parte 1: 
- Um multímetro; 
- Duas conexões com pinos banana; 
- Um sistema de bobina; 
- Um imã em barra com norte e sul. 
Procedimento Pratica:
- Foi conectado com foi condutor a bobina e o multiteste, após a montagem deu inicio ao experimento.
Valores encontrados nas medições 
Polo norte – Corrente= -1,7amper
Polo sul – corrente = 2,23 amper
Raio – 1,15 cm
Bobina com 600 espiras
Deslocou se o imã paralelamente com a bobina e verificou se existia:
Corrente elétrica; Sim existia.
O sinal da corrente como se comportava; varia do positivo para o negativo quando era introduzido o polo norte assim o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem
Se a intensidade da corrente varia com relação a velocidade de deslocamento do imã; Segundo a física conforme o movimento do imã em relação à espira, se de aproximação ou afastamento, o sentido da corrente é diferente. Além disso, conforme a velocidade relativa, a intensidade da corrente varia: quanto maior a velocidade, maior a intensidade da corrente. 
Calcule a intensidade do campo magnético:
Para essa questão, usamos a seguinte formula: 
B = (k . i)/2r 
onde: 
b = intensidade do campo magnético 
k = k é uma constante (permeabilidade magnética do meio, para o vácuo ela vale 4pi x 10 
i = intensidade da corrente 
r = raio da espira 
Assim: 
B = ? 
k = 3,14 
i = 2,2mhA 
r = 0,0115
Jogando na formula: 
B = (3,14*(2,2)/2*0,0115 
00000--> intensidade do campo magnético.
Após o termino foi refeita todas as etapas acima invertendo a polarização no imã para o sul.
Corrente elétrica; Sim existia
O sinal da corrente como se comportava; varia do negativo para o positivo quando era introduzido o polo norte assim o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem.
Se a intensidade da corrente varia com relação a velocidade de deslocamento do imã; Segundo a física conforme o movimento do imã em relação à espira, se de aproximação ou afastamento, o sentido da corrente é diferente. Além disso, conforme a velocidade relativa, a intensidade da corrente varia: quanto maior a velocidade, maior a intensidade da corrente. 
Calcule a intensidade do campo magnético:
Para essa questão, usamos a seguinte formula: 
B = (k . i)/2r 
onde: 
b = intensidade do campo magnético 
k = k é uma constante (permeabilidade magnética do meio, para o vácuo ela vale 4pi x 10 
i = intensidade da corrente 
r = raio da espira 
Assim: 
B = ? 
k = 3,14 
i = 1,7mhA 
r = 0,0115
Jogando na formula: 
B = (3,14*(-1,7))/2*0,0115 
00000--> intensidade do campo magnético.
Segue o desenho abaixo mostrando o sentido a e direção do campo magnético e da corrente. 
Para melhor entendimento sobre a diferença do campo magnético e a corrente entre o norte e o sul segue outra imagem:
Para concluir esta etapa também foi feito os experimente movendo o imã perpendicularmente o resultado foi o seguinte:
- Perpendicularmente não existe variação de corrente(0) abaixo explicarei através da física:
Quando você aproxima o imã da espira, o número de linhas de indução do imã que penetram na espira (fluxo magnético) aumenta, fazendo surgir na espira uma corrente elétrica induzida num determinado sentido
Quando você afasta o imã da espira, o número de linhas de indução do imã (fluxo magnético) que penetram na espira diminui, fazendo surgir na espira uma corrente elétrica induzida com sentido oposto ao anterior.
Então se fizer mos o movimento perpendicularmente não terá fluxo magnético sendo assim não teremos corrente como mostra a figura abaixo
Parte 2: Experimento bobina dupla
- Uma fonte de alimentação DCC de tensão variável; 
- Uma chave liga-desliga; 
- Um multímetro; 
- Quatro conexões com pinos banana; 
- Um sistema de bobinas colocado em serie; 
- Um imã em barra. 
Procedimento pratico.
Na associação em série as bobinas estão dispostas de tal modo que o campo magnético de uma não induz força eletromotriz na outra. Como estão em série, a mesma corrente fluirá em todas e elas estarão sujeitas a mesma variação de corrente. Logo, o valor da indutância total equivalente será:
LT = L1 + L2 + L3 + ... Ln
Logo como mostrado pela medição o valor da corrente dobrou pela bobina dupla segue a imagem.
Experimento solenoide
Procedimento pratico.
O solenoide trabalha com o fenomeno da formacao de um unico campo
magnetico. Cada espira contribui com uma parcela para a composicao do
campo magnetico; assim, as linhas de forca atuarao no solenoide da mesma
maneira que agem nos imas. As linhas de forca passam por dentro do solenoide
e retornam por fora, formando um unico campo magnetico.
Um solenoide é constituído por um enrolamento helicoidal de fio sobre um núcleo, geralmente com uma seção reta circular. É possível ter centenas ou milhares de espiras enroladas de forma compacta, de modo que cada espira se comporta como uma espira circular. As linhas de campo próximas do centro do solenoide são aproximadamente paralelas, indicando um campo magnético quase constante. Já na região externa ao solenoide, as linhas de campo são mais espaçadas, gerando um campo magnético mais fraco. O solenoide conduz uma corrente  e possui espiras por unidade de comprimento. No caso de um solenóide infinito ou muito longo, o campo pode ser tomado como nulo fora do solenóide e uniforme na região interior.
 A Figura
ilustra a atuacao das linhas de forca no solenoide.
Assim
Solenoide é a denominação para um condutor enrolado em forma de espiras.
O campo magnético dentro de um solenoide é aproximadamente a dois uniforme e vale:
��
onde:
B = intensidade do vetor campo magnético em um ponto. Sua unidade é o Tesla (T).
µ= permeabilidade magnética do meio. Sua unidade, no SI é��
N = número de espiras
i = corrente que atravessa o solenoide.
l = comprimento do solenoide, expresso em metro
��(no vácuo)
Temos tambem calcular da seguinte forma
Usando a Lei de Ampère temos:4
onde  é o comprimento do solenoide. O número de espiras para um dado comprimento  é . Portanto, temos a corrente total da seguinte maneira:  e o valor do campo fica:
onde tomou-se o eixo  como paralelo ao eixo do cilindro.
Um solenoide toroidal ou toroideé um solenoide que conduz uma corrente  através de um enrolamento com  espiras em torno de um núcleo em forma de rosca. Com uma aproximação idealizada, a simetria circular da configuração nos leva a concluir que as linhas de campo magnético são circunferências concêntricas com o eixo do toroide. Esta argumentação é válida porque consideramos o fluxo da corrente através da periferia do toroide desprezível. O campo magnético de um toroide está inteiramente confinado ao espaço no interior das espiras (o campo é zero fora do toroide).
Considere que o campo magnético seja tangente à circunferência e que a integral . A corrente total que passa no interior delimitado pelo percurso é , onde  é o número total de espiras do toroide. Então, de acordo com a Lei de Ampère temos:4
de forma que em coordenadas cilíndricas tem-se
 ,
3 - Procedimento da experiência:
Parte 1: 
Ligamos o multímetro a bobina em uma escala de corrente elétrica em mA, encontrando uma corrente elétrica igual a zero. Porém, quando afastamos e aproximamos um ímã da bobina, foi possível observar que a corrente se alterou, para a direita e para a esquerda, mas se o ímã fosse mantido em repouso, a corrente voltava a ser nula.
Concluímos que quando um campo magnético varia, gera um campo elétrico.
1 - Com o multímetro ligado, aproximamos e afastamos o imã suavemente conforme o experimento e achamos o seguinte valor da corrente elétrica: 0,16 mAh. 
2 – Repetimos o procedimento descrito na pergunta 1, aproximando e afastando o imã com maior velocidade e encontramos o seguinte valor da corrente elétrica: 0,28 mAh. 
3 – Relacione a direção do campo magnético do imã sobre a bobina com o sentido da corrente elétrica no interior das espiras. Faça um desenho esquemático mostrando esta relação. 
Parte 2: 
Com a chave liga-desliga na posição desligada, regule a tensão no gerador para 5,0 V. Dependure o ímã no gancho duplo em “V” com um pequeno pedaço de cordão, na frente das bobinas, afastado uns dois centímetros das mesmas e de frente para elas. 
4 – Aproxime o imã perpendicularmente à bobina e coloque a chave na posição direta (para baixo). Observe e descreva o fenômeno acontecido. 
R: A polaridade sul do imã foi atraída pela polaridade norte da bobina.
5 – Inverta a posição da chave (indireta, para cima) e descreva o fenômeno observado. 
R: A polaridade norte do imã foi atraída pela polaridade sul da bobina.
6 – Para os fenômenos observados nas perguntas 4 e 5, diga a relação da força magnética que atua sobre o imã com o sentido da corrente elétrica que passa pela bobina. 
R: Que sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem.
A lei da indução eletromagnética de Faraday. 
“Se o fluxo magnético através de uma área limitada por um circuito condutor fechado mudar com o 
tempo, uma corrente e uma fem são produzidas no neste circuito condutor fechado”. 
A lei da indução eletromagnética de Faraday e Lenz.
A lei de Faraday-Lenz enuncia que a força eletromotriz induzida num circuito elétrico é igual a 
velocidade da variação do fluxo magnético através da área limitada pelo circuito condutor fechado. 
A lei da indução eletromagnética de Lenz. 
“ O sentido da corrente elétrica induzida é tal que o campo magnético criado pela corrente se opõe à 
variação do campo magnético que produz a corrente”.
5 – Conclusões:
.