Caderno de Atividades de Laboratório fisica 3
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Caderno de Atividades de Laboratório fisica 3


DisciplinaLaboratório de Física Geral III47 materiais183 seguidores
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de bobinas de Helmholtz. No ponto
médio entre as bobinas, o módulo de Bs é
\u221a
em que R é o raio das bobinas, N=130 é o número de espiras em cada bobina,
é a metade da
distância entre as bobinas, I é a corrente elétrica quecircula nas bobinas
0
e
/ é a permeabilidade magnética do vácuo, que é, aproximadamente, igual à
do ar.
\u20d7 \u2013 Componente horizontal do campo magnético da Terra. De acordo com o diagrama,
\ud835\udc54
Então, BT é a inclinação do gráfico BS versus tg \u3b8.
Material Utilizado: um par de bobinas de Helmholtz, uma bússola, um suporte para bússola, um
resistor de 47 \u3a9, um miliamperímetro, uma fonte de corrente contínua.
Procedimentos:
Monte o circuito representado na Figura 2. Ligue as bobinas uma de frente para a outra,
afastadas por uma distância igual ao seu raio e de tal modo que fiquem em série. Use o
resistor de 47 \u3a9 para limitar a corrente.
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Figura 2: Bobinas de Helmholtz ligadas em série em um circuito elétrico com uma fonte de força
eletromotriz e resistência R=47 \u2126. A agulha de uma bússola colocada no ponto P orienta-se
na direção da soma do campo magnético das bobinas com o campo da Terra. Figura adaptada
da referência [1].
Coloque a bússola sobre o suporte e no centro do sistema, de modo que o plano da
bússola contenha o eixo das bobinas.
Gire agora as bobinas, mantendo-as sempre paralelas, até que a linha Norte-Sul da
bússola seja perpendicular ao seu eixo.
Varie a tensão na fonte e meça a corrente elétrica e o ângulo de deflexão do ponteiro da
bússola. Anote os resultados na Tabela 1.
Calcule os valores de BS e tg . Complete a Tabela 1.
Construa o gráfico BS x tg \u3b8, com auxílio do programa Scidavis. Faça uma regressão
linear eencontre o valor de BT a partir da inclinação da reta.
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Tabela 1: Campo magnético BS no centro das bobinas de Helmholtz em função da
corrente elétrica I que passa por elas.
é o ângulo entre o campo magnético total no
centro das bobinas de Helmhotz e a componente horizontal do campo magnético
terrestre.
I (A)
\u3b8 (graus)
BS (T)
tg \u3b8
Referência Bibliográfica:
[1] CAMPOS, Agostinho Aurélio Garcia; ALVES, Elmo Salomão; SPEZIALI, Nivaldo Lúcio. Física
experimental básica na universidade. Belo Horizonte: Ed. UFMG, 2007.
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Determinação do Momento Magnético Dipolar
1 \u2013 Introdução
Sempre que uma agulha magnética ou um pequeno imã em forma de barra for
suspenso, livre para girar no plano horizontal, em uma região onde existe um campo magnético
( \u20d7 ), sua orientação buscará a do campo magnético. Isso significa dizer que um torque ( ) girará
o imã em um sentido tal que o vetor momento magnético ( ) se alinhará com a direção do
campo magnético. A relação matemática entre essas grandezas é dada pelo seguinte produto
vetorial:
\u20d7.
(1)
Se a pequena agulha magnética é suspensa presa a um fio esticado, ao sofrer um deslocamento
angular
em um plano perpendicular ao fio, este é torcido e, tem-se, para pequenas torções,
\ud835\udc58 ,
(2)
onde k é uma constante, chamada de constante de torção do fio, e depende das propriedades do
fio.
2 - Parte experimental
Objetivo: Determinar o momento magnético de um imã.
Material Utilizado: Balança de torção com o magnetômetro acoplado, espelho,laser, par de
bobinas de Helmholtz, amperímetro, fonte de tensão contínua, uma resistência para limitar a
corrente e uma régua milimetrada.
Procedimentos:
Faça a montagem mostrada na Figura 1.
Coloque as bobinas de Helmhotz sobre um suporte, com o magnetômetro entre as
bobinas no centro do sistema.
Monte um circuito com as bobinas de Helmhotz ligadas em série com o amperímetro, a
fonte de tensão e a resistência.
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Figura 1: Montagem do experimento.
A luz proveniente do foco luminoso incide sobre o espelho e vai à régua graduada fixada na
parede. Quando o imã (e consequentemente o espelho) é deslocado de um ângulo , o reflexo
na régua corre uma distância
, abrindo um ângulo igual a
. Veja o diagrama abaixo. Neste
diagrama B é o campo gerado pelas bobinas de Helmholtz e B M é o campo gerado pelo
magnetômetro.
O módulo do torque sofrido pelo ímã é
\ud835\udc52
\ud835\udc52
0 \u2212
Como o ângulo é muito pequeno a aproximação cos = 1 é perfeitamente válida e, portanto,
.
Igualando-se as equações (2) e (3), pode-se escrever
\ud835\udc58
Se é muito pequeno, a aproximação \ud835\udc54
também é válida. Então,
\ud835\udc54
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em que é a distância perpendicular entre a régua e o espelho. Substituindo-se (5) em (4),
encontramos
\ud835\udc58
ou
\ud835\udc58
O campo magnético no centro do par de bobinas de Helmhotz é:
\u221a
0
em que
cada bobina,
T.m/A, R é o raio das bobinas, N=130 é o numero de espiras em
é a metade da distancia entre as bobinas e I é a corrente elétrica que passa por
elas.
Ligue o foco luminoso e determine o ponto y = 0 na régua. Este é o ponto onde a luz
incide quando I=0.
Meça o valor que é a distância perpendicular entre a régua e o espelho.
Ligue o circuito e aumente, gradualmente, o valor da corrente (fique atento para não
ultrapassar a corrente máxima permitida na experiência). Para cada valor de corrente,
meça a distância
que o reflexo corre na régua. Anote os resultados na Tabela 1.
Calcule os respectivos valores de B, através da equação (7) e complete a Tabela 1.
Tabela 1: Valores da corrente elétrica I, da distância
que o reflexo da luz percorre na régua e
do campo magnético B no centro das bobinas de Helmhotz.
I (A)
(m)
B(T)
Construa o gráfico
com auxílio do programa Scidavis. Faça uma regressão
linear para obter a equação empírica que relaciona
.
Compare a equação empírica obtida com a equação (6) e determine o momento
magnético. O valor da constante de torção k está fixado na balança de torção.
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Indução Eletromagnética
1 - Introdução
As linhas de indução magnética ou linhas de campo aparecem quando temos um ímã ou
um dispositivo onde circula corrente. A Figura 1 mostra linhas de indução magnética geradas por
um imã em forma de barra, por uma corrente elétrica em uma espira e em uma bobina. Em
qualquer situação, as linhas de indução são sempre fechadas e estão mais próximas umas das
outras nas regiões onde o campo magnético é mais intenso.
Figura 1: Linhas de indução magnética geradas(a) por um imã em forma de barra, (b) por uma
corrente elétrica em uma espira e (c) por uma corrente elétrica em uma bobina.
Quando as linhas de indução atravessam uma espira, como no caso da Figura 1(b),
falamos que há um fluxo magnético através da espira. O fluxo magnético (\u3a6 B) que atravessa
uma espira (ou um circuito fechado) é diretamente proporcional à área da espira, à intensidade
do campo magnético e depende da posição da espira em relação ao campo magnético. Portanto,
a fluxo magnético que atravessa uma espira pode variar (i) se o campo magnético variar, (ii) se a
área da espira variar e (iii) se a posição da espira no campo variar.
Em 1831 Faraday descobriu que sempre que ocorrer uma variação do fluxo magnético
através de N espiras, aparecerá, nestas N espiras, uma força eletromotriz induzida de módulo
e uma corrente elétrica induzida circulará nas espiras se elas formarem um circuito fechado.
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Pouco tempo depois, em 1834, o cientista russo Heinrich Friedrich Lenz descobriu que a
corrente induzida em um circuito aparece sempre com um sentido tal que o campo magnético
que ela cria tende a contrariar a variação do fluxo magnético através da espira.
Figura 2: A corrente induzida na espira aparece com sentido tal que o campo magnético que ela
cria tende a contrariar a variação de fluxo através desta espira.
Para entendermos o que Faraday e Lenz descobriram, considere a situação mostrada
na Figura 2. Quando um imã se aproxima de uma espira, o fluxo magnético através daespira
varia e, consequentemente, aparece uma corrente elétrica induzida para contrariar a variação do
fluxo magnético. Como o fluxo magnético aumenta com a aproximação