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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
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