EXPERIÊNCIA 11 -

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma n° 3010
Data: 27/05/2015
Nome da experiência: 11
A indução magnética B no centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica
Professora: Maria de Lourdes
Alunos: Fernando Levy 
Jessé Gonçalves
Jarbas Nunes
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
EXPERIÊNCIA 11
A indução magnética B no centro de uma espira circular
percorrida por uma corrente elétrica
INTRODUÇÃO
1. Objetivos
Ao término desta atividade o aluno deverá ter competência para: 
	Mapear as linhas de indução magnética geradas por uma corrente elétrica que percorre uma espira circular, em seu plano horizontal axial; 
	Reconhecer a validade da lei de Faraday e Lenz. 
2. Material necessário 
01 suporte com: 
haste, âncora, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; 
01 bobina de 300 ou 600 espiras (1); 
01 bobina de 6 espiras com bornes metálicos para alta corrente (2);
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); 
01 chave liga-desliga com conexão para rede (19), tipo EQ034D; 
03 conexões de fios com pino banana (20); 
Limalhas de ferro; 
01 amperímetro alicate.
3. Montagem
Execute a montagem conforme a figura 1
Mantenha o conjunto desligado da rede até recomendações em contrário. 
Nas atividades onde a rede for 220 VAC, utilize no primário a bobina de 600 espiras (3), quando a rede for de 127 VAC, utilize no primário a bobina de 300 espiras (1). 
ATENÇÃO! Durante esta atividade você irá operar diretamente com a tensão da rede local sobre a bobina do primário e fará circular no secundário (conjunto formado pela segunda bobina e o que 
nela estiver ligado) uma alta amperagem, consequentemente, a bobina do secundário irá dissipar uma apreciável energia térmica (devido ao efeito Joule), aquecendo relevantemente o sistema.
Recomendamos que o conjunto seja ligado somente o tempo necessário para que ocorra o alinhamento das limalhas de ferro ao redor do conduto e desligado, imediatamente, ao término de cada operação.
Mantendo a chave (19) desligada, conecte o conjunto à rede local.
4. Andamento das Atividades 
Espalhe limalhas de ferro ao redor do condutor.
Ligue e mantenha a chave ligada apenas para obter um bom efeito visual do alinhamento das limalhas (se necessário, dê leves batidas com o dedo sobre a mesa (12)).
4.1. Reproduza na Figura 2, a figura observada.
4.2. Observando a Figura 2, em qual dos círculos você verifica maior concentração de linhas de indução magnética? 
R: P3 
4.3. Em termos de módulo do vetor indução magnética B, em que região demarcada pelos círculos, você diria que B possui maior valor? Justifique a sua resposta. 
R: P3, pois há maior concentração de limalhas de ferro nesse ponto, onde as linhas de indução magnética se encontram em maior concentração.
4.4. Nos desenhos a seguir, suponha uma intensidade de corrente i, num certo instante, circulando nos sentidos indicados nas Figuras 3, 4, 5 e 6.
Desenhe, em cada caso, a orientação do vetor indução magnética B nos pontos assinalados pela letra “A”, segundo a regra da mão direita. 
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
	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. 
	4.5. Identifique cada termo desta expressão. 
μ = (no vácuo vale: 4π10-7 T.m/A) 
Para fins de cálculos vamos considerar este valor em nosso experimento. 
	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 
Determine o raio médio da espira semicircular utilizada no experimento. 
R: Rm = 2 cm ou Rm = 0,02 m. 
	Neste tipo de montagem, o transformador, conectado em rede 127 VAC solicita no secundário uma corrente i ≈ 75 A, se mantida a mesma bobina (no primário) em redes de 220 VAC solicitará uma corrente i ≈ 140 A. 
4.6. Qual a solicitação (aproximada) pelo secundário do transformador na sua montagem? 
R: i ≈ 120 A. 
	Determine o valor aproximado do vetor indução magnética no interior da espira semicircular (considerando a experiência realizada no vácuo). 
R: B = μ i/2R B = 4π10-7.120/2.0,02 
B = 3,76.10-3 T 
4.8. Dê 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. 
Figura 7: B = μ i/2πR B = 4π10-7.4/2π.0,2 
B = 4.10-6 T 
Figura 8: B = μ i/2πR B = 4π10-7.75/2π.0,5 
B = 3.10-5 T 
Figura 9: B = B1 – B2 B = (4π10-7.30/2π.0,25) – (4π10-7.30/2π.0,25) 
B = 0 T 
Figura 10: B = B1 + B2 B = (4π10-7.10/2π.0,5) + (4π10-7.5/2π.0,25) 
B = 8.10-6 T 
5. Comentários 
Durante esta atividade operamos diretamente com a tensão da rede local sobre a bobina do primário e fará circular no secundário (conjunto formado pela segunda bobina e o que nela estiver ligado) uma alta amperagem, consequentemente, a bobina do secundário dissipará uma apreciável energia térmica (devido ao efeito Joule), aquecendo relevantemente o sistema. Recomenda-se que o conjunto seja ligado somente o tempo necessário para que ocorra o alinhamento das limalhas de ferro ao redor do condutor e desligado, imediatamente, ao término de cada operação. Mantendo a chave “liga-desliga” desligada, conectamos o conjunto a rede local. Em seguida, com um amperímetro medimos a corrente de entrada (i ≈ 3,2 A) e a corrente de saída (i ≈ 120 A), após as medições das correntes, analisamos o comportamento das limalhas de ferro ao redor do condutor. Ligamos e mantemos a chave ligada apenas para obter um bom efeito visual do alinhamento das limalhas dando leves batidas com o dedo sobre a mesa para verificar o comportamento das linhas de indução magnética. 
Foi verificado também que as bobinas utilizadas apresentaram problemas durante a experiência.
6. Conclusões
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. 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.