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Laboratório Magnetismo

Laboratório de Magnetismo do Curso de Engenharia da Faculdade Anhanguera

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Universidade anhanguera de ribeirão preto Práticas de laboratório de física Magnetismo Anderson Rodrigo da Fonseca RA: 9291644755 João Carlos Bento Dias RA: 9291644818 Marcelo Rodrigo Legore RA: 9291647926 Marcos Santos Lima RA:9291644766 Ribeirão Preto, 24 de Novembro de 2010 Índice 1.Resumo 3 2.Objetivos 3 3.Introdução 3 4.Parte Experimental 4 5.Resultados e Discussão 5 6.Conclusão 6 7.Bibliografia 7 1.Resumo Nesse experimento vamos verificar como agem o campo magnético e a força magnética, observar seus efeitos e suas características. Também vamos observar como o magnetismo está presente em nossos cotidianos em praticamente qualquer equipamento eletrônico. 2.Objetivos Observar o comportamento do campo magnético; Analisar qualitativamente como uma corrente elétrica pode gerar um campo magnético; Verificar a validade da regra da mão direita; Analisar qualitativamente como um campo magnético pode gerar uma corrente elétrica; 3.Introdução A história do magnetismo começou com um mineral chamado magnetita (Fe3O4), a primeira substância com propriedades magnéticas conhecida pelo homem, seu poder de atrair ferro já era conhecido séculos antes de Cristo. A força magnética que age em condutores percorridos por corrente, em um campo magnético, é muito importante, e através de seu conhecimento podem-se explicar os fenômenos magnéticos. Cargas elétricas em movimento originam campo magnético. Estando a carga elétrica em movimento em um campo magnético, há uma interação entre esse campo e o campo originado pela carga. Esta interação manifesta-se por forças que agem na carga elétrica, denominadas forças magnéticas. A intensidade da força magnética é F = q.v.B , em uma carga (q) movendo-se com uma velocidade (v) em um campo magnético (B). Uma das propriedades mais importantes dos materiais magnéticos é a formação de dois pólos. Um é chamado pólo norte , o outro pólo sul . Pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem. Um dos pioneiros no estudo do eletromagnetismo foi Benjamin Franklin, que sugeriu pela primeira vez a idéia de cargas positivas e negativas, isto por volta de 1752. A partir de então diversas pesquisas foram realizadas utilizando os conceitos de corrente elétrica. Em 1800 Alessandro Volta desenvolveu a primeira bateria elétrica. Em 1820 o dinamarquês Hans Christian Oersted desenvolveu as bases do eletromagnetismo, no entanto suas idéias foram lentamente assimiladas no restante da Europa. Michel Faraday foi o primeiro a conceber a rotação eletromagnética, essencial para o de motores elétricos. Apenas dez anos depois, em 1831, M. Faraday desenvolveu o conceito de indução eletromagnética, que é a base para a geração de energia elétrica. Utilizando suas novas descobertas Faraday demostrou que o eletromagnetismo poderia ter enormes impactos tecnológicos ao desenvolver os primeiros geradores e motores elétricos. Paralelamente, nos Estados Unidos, Joseph Henry descobria os mesmos fenômenos de indução e construia um motor elétrico semelhante ao de Faraday. Por isso atualmente a invenção do motor elétrico é creditada a ambos os cientistas. Posteriormente, em 1888, Nikola Tesla desenvolveu o primeiro motor de corrente alternada. Apesar de a base teórica do eletromagnetismo já estar estabelecida, diversas pesquisas tecnológicas atuais ainda se baseiam nos mesmos princípios descobertos no século XIX. 4.Parte Experimental 4.1.Materiais e Instrumentos - Conjunto de Magnetismo e Eletromagnetismo AZEHEB composto por: - 01 bússola; - 01 suporte para bússola didática; - 01 montagem Oersted com 3 bornes; - 02 agulhas magnéticas; - 01 base de acrílico para força magnética 170x130mm; - 02 hastes com apoios; - 01 bobina para motor elétrico de corrente contínua; - 01 balanço de latão 70x155mm; - 01 imã "U" com suporte metálico; - 01 bobina conjugada de 200-400-600 espiras; - 01 imã cilindrico emborrachado com cabo; - 01 galvanômetro didático –2mA à +2mA; - 01 par de cabos de ligação de 0,5m banana/banana; - 01 circuito-fonte DC 17x13cm com: 02 soquetes para uma pilha; 02 bornes para ligação; 01 chave de 3 posições; - 02 pilhas grandes; - 01 bobina com 22 espiras, Ø60mm, base de acrílico; - 01 solenóide de 03 bobinas de 22 espiras em base de acrílico; 4.2.Experimento Primeiramente colocamos a bússola dentro da bobina com 22 espiras e alimentamos ela com o circuito fonte utilizando uma pilha. Observamos que a bússola "perdeu se norte", ficando alinhada com a bobina. Aplicando a regra da mão direita, podemos ver que, pelo sentido convencional, a corrente sai do pólo positivo e vai para o pólo negativo da pilha. Ao inverter o sentido da corrente, a bússola inverte sua orientação e passa a apontar para o outro lado, porém continua alinhada com a bobina. Aumentamos então a tensão, alimentando a bobina com duas pilhas e observamos que a bússola mantém seu comportamento, porém ela se mexe com mais violência devido ao campo magnético ser maior. Agora, utilizando a bobina conjugada de 200-400-600 espiras ligada ao galvanômetro didático –2mA à +2mA , aproximamos o imã emborrachado dela, inserindo dentro do orifício da bobina. Podemos observar que quando aproximamos o imã, o ponteiro do galvanômetro se move para o lado negativo e quando afastamos o imã o ponteiro se move no sentido positivo da escala. Ao deixar o imã parado dentro da bobina o galvanômetro torna a apontar zero, pois apesar de haver campo magnético não há variação do mesmo para gerar uma corrente na bobina. Montamos então o experimento com o balanço de latão e o imã "U" nos suportes. Aplicamos uma corrente elétrica gerada por duas pilhas, passando pelo balanço e o mesmo se move para fora do imã, parando longe do mesmo. Se desligamos a corrente, o balanço volta à posição. Aplicando a regra da mão direita, podemos ver que, pelo movimento do balanço o sentido da corrente é o sentido convencional, do pólo positivo para o negativo. Invertendo a polaridade das pilhas o balanço se move para o outro sentido, para dentro do imã. Agora, montamos a bobina para motor elétrico nos suportes, sem o imã, e ligamos a fonte. A bobina não se move. Colocando o imã em "U" no experimento e ligando a fonte de energia a bobina começa a rodar, funcionando como um motor elétrico. 5.Resultados e Discussão A bússola sempre aponta para o norte devido ao campo magnético gerado pelo planeta Terra. Este campo, apesar de grande é fraco, se comparado com o campo gerado pela bobina em que a bússola foi colocada. Ao ligar o circuito, a bússola se alinha com a bobina porque o campo magnético ali presente orienta a agulha da bússola para apontar para o pólo positivo do campo. Se invertemos a polaridade da bobina, o campo magnético também inverte sua polaridade, por isso a bússola passa a aponta para o outro lado. No experimento com a bobina e o galvanômetro, podemos observar claramente que para ocorrer a geração de corrente elétrica atrav s do efeito de indução magnética é necessário que haja variação no campo magnético, pois com o imã parado dentro da bobina o galvanômetro continuava apontando para o zero. No experimento com o balanço, verificamos que o campo magnético presente no balanço, provocado pela passagem da corrente elétrica por ele interage com o campo magnético do imã posicionado no experimento, gerando uma ação de repulsão / atração e movimentando o balanço até o ponto onde os campos magnéticos param de interagir. Invertendo a polaridade da fonte, o campo magnético do balanço também inverte e por isso ele se movimenta para o outro lado. No experimento com a bobina do motor, ao aplicarmos uma corrente na bobina nada acontece, além da geração do campo magnético daquela bobina. Para que a bobina comece a girar como um motor elétrico é necessário que o campo gerado por ela interaja com outro campo magnético, como o do imã colocado posteriormente. A bobina é impulsionada e começa a girar até atingir uma velocidade fixa. 6.Conclusões O experimento realizado em laboratório evidencia a geração de campos magnéticos pela corrente elétrica e a total validade da regra da mão direita, mostrando o sentido da corrente elétrica ou do campo magnético. Também é possível notar o quanto o eletromagnetismo está presente em nossas vidas, nos motores, transformadores e aparelhos eletrônicos em geral. 7.Referências Bibliográficas [1] Altenhofen, O.J; Maia, D.;Alves, R.M e Emeterio, D.;Práticas de Laboratório para Engenharias, Ed. Átomo;Campinas,Brasil,2009. [2] Halliday; Resnik; Walker; Fundamentals of Physics, Vol. 2, Seventh Edition, 2005. [3] Gussow, Milton; Eletricidade Básica, Ed McGraw-Hill do Brasil, 1985. [4] http://pt.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo [5] http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/eletromagnetismo 2