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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ Curso: ENGENHARIA CÍVIL Turma: 3102 A indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, o trafo RIO DE JANEIRO 31/10/2014 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ Curso: ENGENHARIA CÍVIL Relatório de Física referente à aula prática em laboratório, ministrada pela Profª. Tarcilene Heleno, indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica. 4º Período – Engenharia Civil – Turma 3102 LEONARDO VALENTE RODRIGUES SHORAIA BERNARDES INOUE ALEX NASCIMENTO ROCHA DOS SANTOS VITOR ISLAND Rio de janeiro, 24 de outubro de 2014. Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 3 Sumário 1. Introdução ................................................................................................................................. 4 2. Objetivos ................................................................................................................................... 4 3. Procedimento experimental ..................................................................................................... 4 3.1 Materiais utilizados .................................................................................................... 5 4. Resultados e Discussões ............................................................................................................ 6 5. Conclusão .................................................................................................................................. 8 6. Referencias ................................................................................................................................ 8 Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 4 1. Introdução No dia 31 de outubro de 2014, sob a orientação da Professora Tarcilene Heleno, realizamos no laboratório da Universidade Estácio de Sá no Campus Sulacap – RJ, o nono experimento de física experimental III. 2. Objetivos Mapear as linhas de indução magnéticas geradas por uma corrente elétrica que percorre uma espira circular, em seu plano horizontal axial; Reconhecer a validade da lei de Faraday e Lenz 3. Procedimento experimental Montamos a experiência conforme a figura 3.1, mantendo o conjunto desligado da rede. Espalhamos limalhas de ferro ao redor do condutor, ligamos a chave auxiliar e demos pequenas batidas (com o dedo) sobre a mesa acrílica. Observamos e respondemos as perguntas. Figura 3.1 – Experimento montado. Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 5 3.1 Materiais utilizados • 01 suporte com: haste, âncora, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; • 01 bobina de 300 espiras (1); • 01 bobina de 6 espiras com bornes metálicos para alta corrente (2); • 01 bobina de 600 espiras (3); • 02 armaduras laminadas de silício em “U” (10) e (11); • 01 mesa projetável, com tampo articulável, quatro sapatas niveladoras e junção para espiras (12); • 01 espira com dois fios paralelos para alta corrente (extremidade com forma semicircular) (13); • 01 conjunto de hastes condutoras paralelas para alta corrente (16); • 02 balanços condutores para alta corrente (17); • 01 bussola projetável com agulha magnética em estrutura transparente; • 01 chave liga-desliga com conexão para rede (19), tipo EQ034D; • 03 conexões de fios com pino banana (20); • Limalhas de ferro; Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 6 4. Resultados e Discussões Abaixo encontra a figura 4.1, que mostra o que foi observado no experimento (Resposta 4.1), não ficou muito claro na imagem, mas no experimento foi observado limalhas de ferro organizadas na forma de campo magnético no círculo P3 (Resposta 4.2), pois há maior concentração de limalhas de ferro nesse ponto, onde as linhas de indução magnética se encontram em maior concentração. (Resposta 4.3) Figura 4.1 Figura 4.2: alguns exemplos. (Resposta 4.4 A) Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 7 B = μ i/2R é a expressão matemática que permite calcular a intensidade (módulo) do vetor indução magnética B no centro de uma espira circular, percorrida por uma corrente elétrica, onde (Resposta 4.4 B): B = Vetor indução magnética (Vetor campo magnético), medido em Tesla (T) i = Intensidade de corrente elétrica, medida em ampère (A) R = Raio da circunferência, medido em metros (m) μ = Permissividade magnética do meio, medido em T.m/A Verificamos que o raio médio da espira semicircular utilizada no experimento foi igual (Resposta 4.5): μ = 4𝑟 ∗ 10−7 𝑖 = 140 𝑅 = 2𝑐𝑚 → 0,02𝑚 E com isso determinamos o valor aproximado do vetor indução magnética no interior da espira semicircular(considerando a experiência realizada no vácuo) em(Resposta 4.7): 𝛽 = 𝜇𝑖 2𝑟 → 𝛽 = 4𝑟 ∗ 10−7 ∗ 140 2 ∗ 0,02 → 𝜷 = 𝟒, 𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟑𝑻 Foi dada a orientação e o módulo, nos pontos A assinalados nas Figuras 7, 8, 9 e 10 do vetor indução magnética B provocado pelas correntes elétricas que circulam nos condutores indicados (Resposta 4.8) Figura 7: 𝐵 = 𝜇𝑖 2𝜋𝑅 → 𝐵 = 4𝜋10−7∗4 2𝜋 ∗0,2 𝑩 = 𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔𝑻 Figura 8: 𝐵 = 𝜇𝑖 2𝜋𝑅 → 𝐵 = 4𝜋10−7.75 2𝜋∗0,5 𝑩 = 𝟑 ∗ 𝟏𝟎−𝟓𝑻 Figura 9: 𝐵 = 𝐵1 – 𝐵2 → 𝐵 = 4𝜋10−7∗30 2𝜋∗0,25 – 4𝜋10−7∗30 2𝜋∗0,25 (2,40 ∗ 10−5) – (2,40 ∗ 10−5) → 𝑩 = 𝟎𝑻 Figura 10: 𝐵 = 𝐵1 + 𝐵2 𝐵 = 4𝜋10−7∗10 2𝜋∗0,5 + 4𝜋10−7∗5 2𝜋∗0,25 (4 ∗ 10−6) − (−4 ∗ 10−6) → 𝑩 = 𝟖 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝑻 Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 8 5. Conclusão Concluímos que a atividade foi de grande valia para que os integrantes do grupo pudessem ter mais noção e aprender mais sobre o assunto de indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, o trafo. Durante o trabalho pudemos associar o que aprendemos na teoria, com a prática dada no laboratório. Observamos que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem. Havendo diminuição do fluxo magnético, a corrente criada gerará um campo magnético de mesmo sentido do fluxo magnético da fonte. Havendo aumento, a corrente criada gerará um campo magnético oposto ao sentido do fluxo magnético da fonte, comprovando a lei de Lenz. A variação do fluxo magnético próximo a um condutor cria uma diferença de potencial induzida nesse mesmo condutor, tal a gerar uma corrente, denominada corrente induzida, que cria um fluxo magnético oposto à variação do fluxo inicial, comprovando os estudos de Michael Faraday. Não havendo variação do fluxo magnético, não há a ocorrência de uma corrente induzida. 6. Referencias [1]. Folha dada pelo professor, Física Experimental 3; Experiência 9; “A indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, o trafo”.
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