campo magnético

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Campo Magnético
	
Engenharia Química – Física Experimental III
Maringá, PR
14/05/2014
INTRODUÇÃO
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO
Materiais Utilizados
Procedimentos
RESULTADOS
Tabela 4.1 – Variação do campo magnético em função da corrente e do número de espiras.
	Número de espiras
	Tensão (V)
	Corrente (A)
	Ângulo
	1
	(5,0±0,1)
	(0,324±0,001)
	(-5±10)º
	1
	(10,0±0,1)
	(0,693±0,001)
	(-10±10)º
	5
	(10,0±0,1)
	(0,707±0,001)
	(-35±10)º
	5
	(5,0±0,1)
	(0,306±0,001)
	(-20±10)º
	10
	(5,0±0,1)
	(0,297±0,001)
	(-30±10)º
	10
	(10,0±0,1)
	(0,712±0,001)
	(-50±10)º
Tabela 4.2 – Variação do campo magnético em função da corrente.
	Corrente (A)
	Ângulo
	tan θ
	(0,200±0,001)
	(20±10)º
	0,36
	(0,400±0,001)
	(35±10)º
	0,70
	(0,600±0,001)
	(45±10)º
	1,00
	(0,800±0,001)
	(55±10)º
	1,43
	(1,000±0,001)
	(60±10)º
	1,73
	(1,200±0,001)
	(65±10)º
	2,14
	(1,400±0,001)
	(68±10)º
	2,48
	(1,600±0,001)
	(70±10)º
	2,75
	(1,800±0,001)
	(73±10)º
	3,27
	Nº de espiras=10
	a = (0,2500±0,0005)m
	b = (0,2500±0,0005)
Tabela 4.3 – Variação do campo magnético ao longo do eixo do solenoide
	x (m)
	θ
	tan θ
	BB = tan (θ) BT
	BB(x) = eq 38
	0
	(-60±10)º
	1,73
	4,38x10-5
	4,54 x10-5
	0,05
	(-55±10)º
	1,42
	3,61 x10-5
	3,77 x10-5
	0,1
	(-45±10)º
	1,00
	2,53 x10-5
	2,41 x10-5
	0,15
	(-33±10)º
	0,64
	1,64 x10-5
	1,42 x10-5
	0,2
	(-18±10)º
	0,32
	8,22 x10-6
	8,45x10-6
	0,25
	(-13±10)º
	0,23
	5,84 x10-6
	5,24 x10-6
	0,3
	(-10±10)º
	0,18
	4,46 x10-6
	3,41x10-6
	0,35
	(-8±10)º
	0,14
	3,56 x10-6
	2,32 x10-6
	0,4
	(-5±10)º
	0,09
	2,21 x10-6
	1,63 x10-6
	0,45
	(-4±10)º
	0,07
	1,77 x10-6
	1,19x10-6
	0,5
	(-3±10)º
	0,05
	1,33 x10-6
	8,90x10-7
	0,55
	(-2±10)º
	0,03
	8,83 x10-7
	6,82x10-7
	0,6
	(0±10)º
	0,00
	0
	5,34x10-7
ANÁLISE DOS RESULTADOS
	Fazendo o gráfico [tan θ x i], temos:
Figura 5.1 - Gráfico [tan θ x i], obtido com os dados da Tabela 4.2.
	Do gráfico da Figura 5.1, temos que o coeficiente angular da reta (K) é:
K = 1,8
	Analisando o esquema utilizado no experimento:
Figura 5.2 - Esquema da bobina, e a relação entre o seu campo magnético e o da terra.
	Portanto:
 (1)
	Do gráfico da Figura 5.1:
 (2)
	Substituindo (2) em (1):
 (3)
	Mas:
 (4)
	Substituindo (4) em (3):
 (5)
	Como temos todos os valores da equação (5), menos BT, podemos então determinar o módulo do campo magnético terrestre na região de Maringá:
BT = (2,53x10-5) T
	O valor fornecido na literatura é (1,95x10-5) T, então o erro percentual é de 30%.
RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS FEITAS
Com base nos itens 3 a 6 do procedimento, o que você conclui sobre o campo magnético criado por uma bobina?
	Primeiramente, quando se liga a fonte, percebe-se que a agulha da bússola sofre um desvio. Isso comprova a existência de um campo magnético ( a agulha sofre um desvio na direção do campo magnético). Quando se aumenta a tensão nos terminais da fonte, pode-se observar que o desvio da agulha aumenta. Quando se aumenta o número de espiras para uma corrente constante, o campo magnético aumenta, e o desvio observado da agulha da bússola é maior. Se o sentido da corrente for invertido, o desvio da bússola será o mesmo, mas para o outro lado.
Trace o gráfico [tan(θ) x i] e determine o coeficiente angular da reta.
	Na Figura 5.1.
Com o resultado do item 6.2 e, com o auxilio das equações (34) e (36) da apostila de aula, determine o valor do campo magnético terrestre (componente horizontal) na região de Maringá.
	Na análise dos resultados.
Trace no mesmo sistema de eixos os gráficos [tan(θ)BT x x] e [BB(x) x x]. O que você conclui?
Figura 6.1 – Gráfico de [tan(θ)BT x x] e [BB(x) x x], obtidos com os dados da Tabela 4.3.
	Conclui-se que os dois conjuntos de dados representam a mesma grandeza física, o campo magnético da bobina.
Com o auxílio das equações (34) e (36) da apostila de aula, o valor aproximado da componente horizontal do campo magnético de Maringá (1,95x10-5 Tesla) e o resultado do item 6.2, calcule o valor de μ0.
	Da equação (34):
	E a equação (36):
	Do gráfico da Figura 5.1:
	Então:
	Finalmente:
	Com erro percentual de 23%.
Cite algumas prováveis fontes de erro na determinação de BT e μ0, nesta experiência.
	Algumas prováveis fontes de erro são a visualização dos valores dos ângulos na bússola, erro na medição de a e b, que são usados nas equações elevados a segunda potência, gerando um erro ainda maior por propagação. Outra fonte de erro são os valores das correntes, já que é difícil obter o valor exato para a corrente fazendo o ajuste pela fonte de tensão. A bússola pode não ter sido colocada exatamente sobre as marcações das medidas de x, causando também um desvio no valor de x (que também é elevado a segunda potência para o cálculo de 0).
	
BIBLIOGRAFIA
[1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. Física 3. 5ª Ed. Rio de Janeiro, Editora LTC, 2011.
[2] CAVALCANTI, P. J. M. Fundamentos de eletrotécnica. 17ª Ed. Rio de Janeiro, Livraria Freitas Bastos S.A.