Relatorio de F Ex 2 - Indução Magnetica e Força Magnética

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ – IFCE 
CAMPUS ACARAÚ 
 
Relatório de aula experimental: 
 Indução Magnética e Força Magnética 
Acaraú – CE 
15 de fevereiro de 2020 
Nome: José Eurimar Araújo 
Curso: Licenciatura em Física 
Professor: Luiz Paulo Fernandes Lima 
Disciplina: Física Experimental II 
1. INTRODUÇÃO 
Por muito tempo, a eletricidade e os fenômenos magnéticos foram estudados e analisados 
separadamente. Pensou-se que não tinham ligação, até que Hans Christian Oersted observou que 
ao aproximar uma bussola de um fio condutor que por ele passava uma corrente elétrica, tinha 
sua agulha deslocada, fora da posição em que apontava para o norte geográfico terrestre. Oersted 
concluiu que um fluxo de cargas ou de corrente elétrica, pode produzir linhas de campo magnético 
ao redor do fio condutor que conduz a corrente. 
A conclusão de que um fluxo de corrente elétrica poderia produzir um campo magnético 
induzido mostrava-se uma porta de entrada para a unificação do Magnetismo com a Eletricidade. 
Logo se pensou se era possível e verdadeira a recíproca do experimento de Oersted, ou seja, se 
um fluxo de campo magnético poderia produzir corrente elétrica num fio condutor. Alguns dos 
cientistas foram Michael Faraday, Franz Ernst Neumann e Heinrich Lenz, cujos seus trabalhos 
formularam a lei de Faraday-Neumann-Lenz, ou lei da indução eletromagnética. Essa lei mostra 
como que um campo magnético interage com um fio condutor produzindo uma força eletromotriz, 
este fenômeno é chamado de indução eletromagnética (NUSSENZVEIG, 1997). 
As descobertas de Oersted, Faraday, Lenz e Neumann uniu as propriedades da eletricidade 
e do magnetismo. Pois campos magnéticos gerariam correntes elétricas e correntes elétricas 
gerariam campos magnéticos. 
A interação de uma carga elétrica em movimento dentro de um campo magnético, faz surgir 
uma força atuante sobre a carga, a força magnética ou Força de Lorentz. Essa força pode ser 
repulsiva e atrativa e é proporcional ao valor da carga (q), ao módulo do campo magnético (B) e 
ao módulo da velocidade (v) com que a carga se move, sendo expressa através da equação: 
𝐹𝑚 = |𝑞| . 𝑣. 𝐵. 𝑠𝑒𝑛𝜃 
Onde, 
 
F: força magnética 
|q|: módulo da carga elétrica 
v: velocidade da carga elétrica 
B: campo magnético 
sen θ: ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético 
 
A força magnética é uma grandeza vetorial, portanto, ela tem uma direção, um sentido e 
um módulo. Como o campo magnético é perpendicular ao campo elétrico, ou seja, ambos estão 
distanciados em 90°, o produto entre esses vetores surge o vetor força magnética, que é 
perpendicular ao campo magnético (B) e a velocidade (v) da carga magnética (q). Para saber a 
orientação desse vetor, utiliza-se de algumas técnicas como por exemplo a técnica do tapa ou 
regra do tapa, que consiste em posicionar a mão direita aberta, com o polegar apontando o sentido 
da velocidade (v) ou da corrente, os outros dedos apontam no sentido do campo magnético (B) e 
a palma da mão aponta para o sentido da força magnética (F), assim como ilustra a figura abaixo: 
 
Uma outra técnica bastante eficaz utiliza a mão esquerda, onde apontando com o indicador 
para a direção do campo magnético, o dedo médio apontando no sentido da velocidade ou da 
corrente e o dedo polegar aponta no sentido da força magnética. Para uma melhor compreensão a 
figura abaixa ilustra a regra citada: 
 
Com base nos conhecimentos adquiridos em sala de aula e dos assuntos abordados acerca 
da força magnética e de indução eletromagnética, foram realizados experimentos no laboratório 
de Física Experimental do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceara, Campus 
Acaraú, nos dias 13 e 14 de fevereiro. Os experimentos abordaram a teoria exposta em sala e 
serviram para uma melhor compreensão e assimilação da teoria com a prática. 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
- Conceituar o campo magnético e o vetor indução magnética; 
- Comparar o campo elétrico com o campo magnético; 
- Reconhecer que a variação do fluxo de indução magnética pode induzir uma corrente elétrica 
num condutor; 
- Reconhecer que uma carga elétrica em movimento gera um campo com indução magnética B 
em torno dela; 
- Reconhecer que uma corrente elétrica é capaz de produzir efeitos magnéticos; 
- Relacionar a corrente elétrica induzida em um condutor com a variação do fluxo de indução 
magnética que a originou; 
- Relacionar a indução magnética com as cargas móveis que a originou; 
- Mencionar a experiencia de Oersted, a lei de Biot-Savart e a lei de indução eletromagnética de 
Faraday e Lenz; 
- Identificar o vetor indução magnética e o sentido da corrente que circula no conutor; 
- Utilizar conhecimentos da ação do vetor indução magnética sobre as cargas em movimento; 
- Aplicar convenientemente a regra da mão direita; 
- Utilizar conhecimentos sobre a experiencia de Oersted. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. MATERIAIS UTILIZADOS 
Experimento 01 – Indução de uma corrente elétrica a partir da indução magnética 
• 01 bobina de 600 espiras, 9.70 mH, indicando o sentido de enrolamento e bornes; 
• 01 armadura alta em U sem perfuração, em aço silício laminado; 
• 01 suporte V pendular para imã; 
• 02 hastes paralelas com imãs NdFeB; 
• 01 conexão elétrica de 0,5 m, vermelha, com pinos de pressão para derivação; 
• 01 conexão elétrica de 0,5 m, preta, com pinos de pressão com derivação; 
• 01 conexão elétrica de 1,0, vermelha, com pinos de pressão para derivação; 
• 01 imã cilíndrico de 100 mm com protetores; 
• 01 fonte de alimentação CC; 
• 01 multímetro; 
• 01 interruptor liga/desliga 
• 04 clipes ferromagnéticos 
Experimento 02 – Força eletromagnética 
• 01 base principal com sapatas, bornes (1a), trilhos articuláveis (1b) com orifícios 
(1c), indicador articulável projetável do sentido da corrente elétrica (1d), 
indicadores articuláveis projetáveis do sentido do vetor indução magnética (1e) e 
luvas deslizantes (1f); 
• 02 hastes paralelas (3) com imãs NdFeB (2) e afastador (4); 
• 01 balanço condutor elétrico (5); 
• 01 fonte de alimentação regulada para 3 V CC (10); 
• 01 chave inversora (9); 
• 04 conexões de fio com pinos de pressão; 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Experimento 01 – Indução de uma corrente elétrica a partir da indução magnética 
1) Conectou-se a bobina de 600 espiras ao multímetro e regulou-se para leitura de 
corrente elétrica; 
2) Observando o amperímetro, aproximou-se o polo norte do imã em barra do 
interior da bobina; 
3) Ao retirar e aproximar novamente o imã, deixou-se em repouso o imã próximo 
da bobina e anotou-se o observado; 
4) Inverteu-se o polo do imã e aproximou-se da bobina novamente, observando o 
ocorrido; 
5) Depois, realizou-se a montagem do conjunto conforme a figura abaixo; 
 
(Obs: Para prender o imã, utilizou-se as hastes paralelas com imãs NdFeB) 
6) Regulou-se a fonte para 6 V CC e foi ligada com a bobina em paralelo; 
7) Conectou-se a chave liga-desliga para abrir e fechar o circuito; 
8) Com um dos colegas segurando o imã de frente para a bobina afastado uns 2 cm 
da mesma, ligou-se a chave liga e desliga observando o resultado e depois tornou-
se a desligar, observando o resultado; 
9) Inverteu-se o sentido da corrente e tornou-se a ligar e desligar o interruptor com 
o imã próximo, observando o ocorrido; 
10) Ao fim, introduziu-se na bobina a armadura em U e aproximou-se o conjunto 
bobina e armadura dos clipes metálicos; 
11) Ligou-se a bobina e observou-se o ocorrido 
Experimento 02 – Força eletromagnética 
1) Executou-se a montagem como ilustra a figura abaixo: 
 
2) Levantou-se as duas hastes articuláveis; 
3) Encaixou-se o balanço nos orifícios existentes nas hastes; 
4) Conectou-se o balanço magnético à chave inversora de polaridade; 
5) Realizou-se as ligações elétricas com a fonte de alimentação; 
6) Ligou-seo retroprojetor e focalizou-se o conjunto, posicionando a placa 
identificadora no sentido que a corrente irá circular; 
7) Posicionou-se a placa identificadora dos pequenos X de modo a indicar o sentido 
do vetor indução magnética B; 
8) Ligou-se a chave de modo que a corrente circule no sentido indicado e comente o 
ocorrido; 
9) Depois, colocou-se o imã com o polo norte para baixo, posicionando o indicador 
para a nova orientação do vetor B; 
10) Ligou-se a chave de modo que a corrente circule no sentido indicado e comente o 
ocorrido; 
11) Inverteu-se o sentido da corrente através da chave inversora, e observou-se o 
ocorrido; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os resultados foram todos analisados e tabulados com base na teoria abordada em 
sala e a prática em laboratório. 
Experimento 01 – Indução de uma corrente elétrica a partir da indução 
magnética 
Ao aproximar o imã da bobina, observou-se que surgia uma corrente elétrica 
induzida, à medida que esse imã seria movimentado no interior da bobina. Ao parar, o 
leitor de corrente induzida media 0 e ao afastar, voltava a medir novamente uma corrente 
elétrica induzida. Outro fator também observado era que ao aumentar a velocidade de 
aproximação e de afastamento do imã dentro da bobina, a corrente apresentava valores 
maiores e variáveis a medida que iria se movimentando esse imã. (Questões 4.1 e 4.2) 
A rapidez da variação do fluxo magnético influencia na intensidade da corrente 
induzida dentro da boina. Uma relação que mostra matematicamente isso é a lei de 
Faraday e Lenz, “Se o fluxo magnético através de uma área limitada por um circuito 
fechado mudar com o tempo, uma corrente e uma f.e.m são produzidas neste circuito 
condutor fechados”. Ou seja, se diminuirmos o tempo de variação desse fluxo magnético 
dentro da bobina, maior será o valor da corrente elétrica e a f.e.m gerada na bobina (𝜀 =
−𝑑𝜑𝐵/𝑑𝑡). (Questão 4.3) 
Ao aproximar o polo norte do imã do interior da bobina, a intensidade das linhas 
de campo magnético, que entram na mesma direção em que o imã se próxima, se 
intensificam e quando se afasta o polo norte do interior da bobina, as linhas de campo 
enfraquecem de densidade (Questões 4.4) Os dois modos variam o fluxo magnético, 
gerando a corrente elétrica. 
Ao analisar o sentido da corrente da bobina, utilizando a regra da mão direita o 
sentido e a direção dos vetores do campo magnético induzido estão saindo de dentro da 
bobina, sendo que o sentido da corrente é no sentido anti-horário. (Questão 4.5) 
Desta forma, ao inverter os polos do imã e o sentido da corrente, podemos obter 
outro sentido de linhas de campo ou de corrente induzida: 
 
Realizando a segunda montagem, acoplando a armadura em U alta no interior da 
bobina, ligou-se a chave interruptora e observou-se que os clipes de papel ferromagnético 
eram atraídos, pois ao passar uma corrente elétrica pela bobina, um campo magnético era 
induzido e então o material ferromagnético se tornaria um imã temporário atraindo os 
clipes. Ao desligar a corrente, os clipes caiam, revelando que o campo magnético tinha 
cessado e o material ferromagnético teria perdido características de imã (Questão 4.8). 
(Questão 4.9) Uma corrente elétrica passando por um condutor, gera um campo 
magnético induzido, a indução magnética. A variação do fluxo magnético sobre um 
condutor fechado, fará surgir uma corrente elétrica induzida, cujo sentido é tal que se 
opõe ao sentido da variação desse fluxo. 
 Experimento 02 – Força eletromagnética 
Depois de realizada a montagem deste conjunto, ligou-se a chave interruptora e 
verificou-se que o balanço condutor elétrico foi movido para frente, como se fosse 
repelido das proximidades do imã. O agente que causou a saída do repouso do balanço, 
foi a força magnética causada pelo sentido da corrente e pelo sentido do campo que são 
perpendiculares (Questão 5.2) 
Ao inverter o sentido do campo magnético, ou seja, colocando o polo norte para 
baixo e mantendo o sentido da corrente, logo a força magnética também inverteria seu 
sentido, de modo a atrair o balanço para o interior do imã, assim como foi observado ao 
realizar o experimento (Questão 5.3) 
Questão 5.4 e 5.5 
 
 
 
O sentido da força eletromagnética dependo do sentido da corrente e do sentido do 
campo magnético ao qual o condutor com a carga esta inserido, pois a orça é 
perpendicular ao plano formado pelos dois vetores B e i, que são entre si perpendiculares 
também. A natureza dessa força é de natureza eletromagnética. (Questões 5.6 e 5.7) 
(Questão 5.9) A direção da força eletromagnética F que atua sobre o condutor é 
sempre perpendicular ao plano formado pelas direções de i e B. O sentido da força 
eletromagnética F pode ser definido pela regra da mão direita que consiste em posicionar a 
mão direita aberta, com o polegar apontando o sentido da corrente, os outros dedos apontam no 
sentido do campo magnético (B) e a palma da mão aponta para o sentido da força magnética (F). 
O módulo da força eletromagnética atuante é calculada pela expressão 𝐹 = 𝐵. 𝐿 . 𝑖. 𝑠𝑒𝑛𝜃, 
onde B é o campo magnético, L o comprimento do condutor, i a corrente elétrica que passa por 
esse condutor e o sen do ângulo formado pelo sentido de B e i. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. CONCLUSÕES 
As conclusões que podem ser tiradas a cerca destes experimentos é que um fluxo 
magnético variável pode produzir uma corrente elétrica e uma f.e.m induzida no sentido 
contrário a variação do fluxo magnético. 
A força magnética produzida por uma corrente elétrica imersa em um campo 
magnético, é perpendicular ao plano formado por i e B. essa força pode ser atrativa ou 
repulsiva dependendo do sentido da corrente e do campo magnético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 10. ed. Rio de 
Janeiro, RJ: LTC, 2019 vol 3; 
 
MAGALHÃES, Murilo de F.; SANTOS, Wilma; DIAS, Penha. Uma proposta para ensinar os 
conceitos de campo elétrico e magnético: uma aplicação da História da Física. Revista 
Brasileira de Ensino de Física, v. 24, n. 4, p. 489-496, 2002. 
 
NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de física básica 3: eletromagnetismo: ed E. Blücher, São 
Paulo, 1997. 
 
YOUNG, Hugh D. et al. Sears e Zemansky física III: eletromagnetismo. Pearson, 2004.