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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CURSO DE ENGENHARIA FÍSICA EXPERIMENTAL 3 Turma nº xxxx Experiência nº 10 Data xx de xxxxxx de 2015 Nome da experiência: Indução magnética B no interior de uma espira circular Professor: xxxxxxxxxxxx Alunos: xxxxxxxxxxxx Matrícula: xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx Matrícula: xxxxxxxxxxxx INTRODUÇÃO A experiência realizada se trata do mapeamento das linhas de indução magnéticas geradas por uma corrente elétrica que percorre uma espira circular e da comprovação da funcionalidade das leis de Faraday e Lenz. Cabe ressaltar que a experiência será realizada da seguinte maneira: inicialmente será montado um conjunto composto por: duas bobinas de 300 e 6 espiras, respectivamente; um suporte com âncora, haste, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; duas armaduras laminadas em silício em “U”; uma mesa projetável com tampo articulável; uma espira com dois fios paralelos para alta corrente; uma chave liga- desliga; conexões de fios com pinos banana; amperímetro alicate. Após montado o conjunto, o mesmo será ligado diretamente na red de 127 V, será depositada a limalha de ferro sobre a mesa articulável e será medida a corrente. O objetivo da experiência é obter a formação das linhas de indução magnética na limalha de ferro depositada sobre a mesa articulável, medir a corrente que passa no conjunto e comprovar, assim, as leis de Faraday e Lenz. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO Faraday realizou inúmeras experiências elétricas e em todas elas ele percebeu um fato que ocorria sempre que aparecia uma força eletromotriz induzida. Ao analisar todos os seus trabalhos, ele verificou que, quando a força eletromotriz aparecia em um circuito, ocorria a variação do fluxo magnético nesse mesmo circuito. Faraday observou que a intensidade da força eletromotriz é cada vez maior quanto mais rápido ocorrer a variação do fluxo magnético. De forma mais precisa, ele verificou que, durante um intervalo de tempo ∆t o fluxo magnético varia ∆ø, concluindo que a força eletromotriz é dada pela razão entre a variação do fluxo magnético e a variação do tempo: |E| = |∆t/∆ø|. A contribuição fundamental de Lenz foi a direção da força eletromotriz. A corrente induzida em um circuito é de fato gerada por um campo magnético e a lei de Lenz afirma que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que a gera. Se o campo magnético concatenado ao circuito está diminuindo, o campo magnético gerado pela corrente induzirá na mesma direção do campo original (se opõem à diminuição); se, pelo contrário, o campo magnético concatenado está aumentando, o campo magnético gerado irá em direção oposta ao original (se opõem ao aumento). MATERIAL UTILIZADO Um suporte com: Haste, âncora, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; Uma bobina de 300 espiras ou de 600 espiras; Uma bobina de 6 espiras com bornes metálicos para alta corrente; Duas armaduras laminadas de silício em “U”; Uma mesa projetável, com tampo articulável, quatro sapatas niveladoras e junção para espiras; Uma espira com dois fios paralelos para alta corrente; Uma chave liga-desliga com conexão para rede (tipo EQ034D); Três conexões de fios com pinos banana; Limalha de ferro; Um amperímetro alicate. RESULTADOS Inicialmente, montou-se o experimento de acordo com o apresentado na Figura I, colocou-se uma folha sob o mesmo para melhor visualização e espalhou-se a limalha de ferro sobre a mesa articulável, ao redor do condutor, de forma homogênea (Figura II). Ligou e manteve-se a chave ligada somente o tempo necessário para ocorrer o alinhamento das limalhas de ferro ao redor do condutor, que se formaram de acordo com o esperado e com a ajuda de leves batidas sobre a mesa articulável. Visto isso, mediu-se a amperagem da corrente com o auxílio do amperímetro alicate (Figura III), tiraram-se as conclusões necessárias e desligou-se rapidamente a chave, dando fim ao experimento. Figura I: Montagem do Experimento Figura II: Observação das linhas de indução magnética Figura III: Medida da amperagem DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Respostas às questões propostas no roteiro trabalhado em aula: Item 4.1: Item 4.2: P3 Item 4.3: P3 pois há maior concentração de limalhas de ferro nesse ponto, onde as linhas de indução magnética se encontram em maior concentração. Item 4.4: Item 4.5: . 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 Rm = 2 cm ou Rm = 0,02 m. Item 4.6: – Professora está ciente do baixo valor encontrado. Item 4.7: Item 4.8: 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 = 8.10-6T CONCLUSÃO Para realização do experimento, como proposto no roteiro, foi montado um conjunto, como exposto na introdução deste relatório e na Figura I. Após a montagem, o mesmo foi ligado à tensão da rede de 127V e foi depositada a limalha de ferro sobre a mesa articulável. Assim, depois que realizamos os procedimentos referenciados acima, foi observada a formação das linhas de indução magnética através da limalha de ferro, onde ocorreu a formação das linhas de indução e posteriormente foi realizada a medição da corrente que gerou formação das linhas de indução. Desta forma foram comprovada as aplicações das leis de Faraday e Lenz. 3
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