fgeii - 06

2014
AEDB
CURSO DE ENGENHARIA
ROT 06
TÍTULO: FENÔMENOS ELETROMAGNÉTICOS
OBJETIVOS GERAIS
Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de:
 Identificar e/ou descrever o campo magnético e o vetor indução magnética
 Comparar o campo elétrico com o campo magnético
 Concluir que a variação do fluxo de indução magnética pode induzir uma corrente elétrica num
condutor
 Relacionar a corrente elétrica induzida num condutor com a variação do fluxo de indução
magnética que a originou
 Relacionar a indução magnética com as cargas móveis que a originaram
 Concluir que uma carga elétrica em movimento gera um campo com indução magnética B em torno
dela
 Concluir que uma corrente elétrica é capaz de produzir efeitos magnéticos
 Utilizar os conhecimentos sobre a experiência de Oersted
 Utilizar os conhecimentos sobre a lei de Biot-Savart
 Utilizar os conhecimentos sobre a lei de Faraday-Lenz
MATERIAL NECESSÁRIO:
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1 conjunto suporte com perfil-fixador e haste com três rebaixos
1 imã em barra
1 imã em “U”
1 fonte de alimentação CC
4 conexões de fios com pinos banana
1 bobina de 600 espiras
1 núcleo laminado do transformador
1 galvanômetro
1 anel com fio de poliamida
1 suporte para imã
1 chave inversora CC
FUNDAMENTOS TEÓRICOS:
Quando uma corrente elétrica de intensidade I circula por uma bobina, surge no seu interior na direção do
seu eixo, um campo magnético H praticamente uniforme. No caso da bobina se encontrar no vácuo, o
valor modular deste campo magnético é fornecido pela expressão:
onde
N = número de espiras da bobina
I = intensidade da corrente elétrica que circula
L = comprimento da bobina (não o comprimento do fio)
Em nossas atividades haverá um meio material no interior das bobinas e a presença dele alterará o campo
magnético. Como devemos estar preparados para considerar estas alterações, não nos expressaremos
mais em termos de campo magnético e sim, em termos de indução magnética B, grandeza física que
considera as variações devidas ao meio material na região de estudo.
Exemplo: linhas de indução magnética, sentido da indução magnética, fluxo da indução magnética, etc.
Assim, se quisermos calcular o módulo da indução magnética no interior de uma bobina com um meio
material no seu interior, usaremos a expressão :
onde
é a permeabilidade magnética do meio material existente na região em estudo.
Unidades: a unidade do vetor indução magnética B é o tesla (T) e a unidade para a permeabilidade
magnética será expressa por T.m/A
O valor da permeabilidade magnética no vácuo (ou ar) , símbolo
,é
T.m/A
Outra grandeza muito importante, é o fluxo de indução magnética .
Suponhamos uma indução magnética uniforme B e uma área A, imersa em sua zona de ação.
O fluxo de indução magnética
fornecido pela expressão:
onde:
do vetor indução magnética B, através da superfície da área A, é
é o ângulo entre os vetores indução magnética B e o vetor normal à superfície N
ANDAMENTO DAS ATIVIDADES:
Antes de ligar a fonte, aproxime o pólo norte do imã em “U” do imã em barra suspenso.
Refaça o processo invertendo o pólo do imã em “U”.
Segundo suas observações, como se comportam os pólos de dois imãs quando aproximados um do
outro?
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Ajuste a tensão da fonte desligada em 1 ou 2 volts máximo. A tensão escolhida foi _________volts.
Segure o fio condutor em dois pontos A e B, próximo 1 cm abaixo do imã pendurado e ligue a fonte.
Comente o observado:___________________________________________________________________
Segundo suas observações, o que deve ter surgido ao redor do condutor, capaz de movimentar o imã,
quando circulou uma corrente elétrica entre os pontos A e B do circuito?__________________________
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Ligue a chave auxiliar invertendo a polaridade no circuito e comente o observado____________________
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Refaça o experimento, deixando o imã por baixo do trecho A-B e comente o observado________________
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Como se comporta o sentido do vetor indução magnética que surge em um ponto qualquer, ao redor do fio
condutor, em função do sentido da corrente elétrica circulante?___________________________________
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Nas figuras abaixo, convencione como são os vetores indução magnética em torno do condutor, com a
passagem da corrente elétrica.
A
B
A
B
Dobre o fio condutor e faça circular o dobro da corrente na proximidade do imã.
Ligue a fonte, observe e comente se a intensidade do vetor indução magnética B depende do número de
espiras do fio.__________________________________________________________________________
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Segundo o experimento, fica evidenciado que: AO CIRCULAR UMA CORRENTE ELÉTRICA POR UM CONDUTOR,
SURGE NO MEIO QUE O CIRCUNDA UMA INDUÇÃO MAGNÉTICA B, CUJO SENTIDO, NUM DADO PONTO, DEPENDE DO
SENTIDO DA CORRENTE QUE CIRCULA.
Nós propomos agora, a verificar se o caminho inverso é verdadeiro, isto é, se é possível induzir uma
corrente elétrica i, num condutor, a partir da indução magnética B.
Conecte a bobina de 600 espiras ao galvanômetro de zero central, conforme a figura e aproxime o pólo
norte do imã do interior da bobina e retire-o.
Pode-se concluir que____________________________________________________________________
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Torne a introduzir o pólo norte do imã no interior da bobina, pare com ele dentro dela e torne a retirá-lo.
Refaça esta operação com maior rapidez e compare os dois casos._______________________________
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Segundo suas observações, como se relaciona a rapidez da variação do fluxo magnético , com a
intensidade de corrente induzida que circula pelo condutor?_____________________________________
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O que acontece com a densidade de linhas de indução B que penetram no interior da bobina ao
aproximarmos o pólo norte magnético do seu interior?__________________________________________
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E se afastamos o imã do interior da bobina?__________________________________________________
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Observe que, ao aproximarmos o imã da bobina, a variação do fluxo magnético B faz surgir uma fem no
sistema bobina-galvanômetro e o sentido da corrente induzida i é tal que seus efeitos tentam anular os
que a provocaram. Em outras palavras, ao aproximar o imã, o número de linhas de indução aumenta no
interior da espira e a corrente induzida deverá circular num sentido tal, que as linhas de indução geradas
por ela, devem contrariar o aumento das linhas. A única maneira disto ocorrer é a corrente induzida gerar
uma indução magnética com fluxo contrário.
Refaça o experimento, considerando o pólo sul do imã se aproximando do interior da bobina.___________
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A seguir, monte o circuito conforme a figura acima, com a fonte regulada para 5 volts e utilizando a bobina
de 600 espiras, aproxime o interior da bobina e ligue o circuito.
Descreva suas observações e conclusões:___________________________________________________
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Introduza no interior da bobina o núcleo laminado do transformador, ligue a fonte e aproxime do imã.
O que constatou enquanto a bobina estava ligada?____________________________________________
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A seguir desligue a bobina e observe. O que constatou?________________________________________
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Segundo o experimento, fica evidenciada a 2ª conclusão: variando o fluxo magnético sobre o condutor
fechado (espira) surgirá neste uma corrente induzida (corrente eletromagnética) cujo sentido é tal
que o fluxo por ela produzido tende a contrariar a causa que o produziu. (lei de LENZ)
O 3º fenômeno eletromagnético será entendido no próximo roteiro: um condutor, percorrido por uma
corrente elétrica colocado em um campo magnético, fica sujeito a uma força eletromagnética.