Campo magnético gerado a partir de uma corrente elétrica

Vers. 1.0 2016/04/27
Biofísica
P9: Campo magnético gerado a partir de uma corrente elétrica
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1. Objectivos
•
Observação de linhas de campos magnéticos gerados por correntes elétricas
•
Estabelecer a dificuldade de distinguir campos magnéticos gerados pela matéria e
campos magnéticos gerados por correntes elétricas
•
Medição da intensidade de campos magnéticos gerados por correntes elétricas
•
Medição da influência de materiais paramagnéticos e diamagnéticos sobre o campo
magnético
2. Introdução
A hipótese de que um campo magnético intrínseco de uma substância provém do
movimento das partículas carregadas é válida também à escala macroscópica. Ou seja, se
houver um movimento organizado de cargas elétricas será gerado um campo magnético de
acordo com a lei de Biot-Savart.
Consideremos 3 casos importantes:
•
Fio recto infinito
B=
µ 0i
2π R
em que B é o módulo do campo magnético medido num ponto P, µ é a constante
0
diamagnética, i é a intensidade da corrente elétrica a percorrer o fio e R é a distância do
ponto P ao ponto mais próximo do fio.
•
Espira
B=
µ 0i
2R
em que B é o módulo do campo magnético medido no centro da espira, µ é a constante
0
diamagnética, i é a intensidade da corrente elétrica a percorrer a espira e R é o raio da
circunferência descrita pela espira.
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•
Solenoide
B = nµ 0i
em que B é o módulo do campo magnético medido no centro do solenoide, n é o número
de espiras por unidade de comprimento (na direção da geratriz do solenoide), µ é a
0
constante diamagnética e i é a intensidade da corrente elétrica a percorrer o solenoide.
3. Actividade experimental
3.1 Material necessário
1 fonte de tensão, 1 pilha de 4.5 V, gerador de sinais, fios de ligação, crocodilos,
multímetro, placa de circuitos elétricos, bússolas, limalha de ferro, metais variados, sensor
de Hall, GLX Explorer.
3.2 Procedimento experimental
3.2.1 Campo magnético gerado por um fio recto
- Faça passar sobre um (ou mais) fio(s) recto(s) uma corrente elétrica com intensidade até
2 A.
- Verifique a existência de um campo magnético na vizinhança do fio com a ajuda de uma
bússola.
- Meça o módulo do campo magnético gerado pelo fio e se possível como este varia com
a distância ao fio.
- Aproxime um metal do fio e verifique se a sua presença tem influência sobre o valor
medido do campo magnético.
- Desenhe as linhas do campo magnético gerado com recurso a limalha de ferro.
3.2.2 Campo magnético gerado por uma espira
- Faça passar sobre um fio circular uma corrente elétrica com intensidade até 2 A.
- Verifique a existência de um campo magnético no centro da espira com a ajuda de uma
bússola.
- Meça o módulo do campo magnético gerado pela espira e se possível como este varia
com a distância ao centro da espira na direção do eixo de simetria.
- Enrole o fio em torno de um metal e verifique se a sua presença tem influência sobre o
valor medido do campo magnético.
- Desenhe as linhas do campo magnético gerado com recurso a limalha de ferro.
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3.2.3 Campo magnético gerado por um solenoide
- Faça passar sobre várias espiras circulares de fio uma corrente elétrica com intensidade
até 2 A.
- Verifique a existência de um campo magnético no centro da espira com a ajuda de uma
bússola.
- Meça o módulo do campo magnético gerado pela espira e se possível como este varia
com a distância ao longo da geratriz do solenoide.
- Coloque um metal no interior do solenoide e verifique se a sua presença tem influência
sobre o valor medido do campo magnético.
- Desenhe as linhas do campo magnético gerado com recurso a limalha de ferro.
- Faça passar sobre o solenoide uma corrente alternada. O que acontece ao campo
magnético? O que acontece ao solenoide se aproximar um íman? Porquê?
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