Laboratório de Faraday

GUIÃO DE EXPLORAÇÃO
“LABORATÓRIO DE ELETROMAGNETISMO DE FARADAY”1
Identificação do grupo:
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Turma:
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Consulte a seguinte simulação em http://www.fq.ciberprof.com/Mat_FQA2.html2 .
Objetivos:
 Determinar as características de um íman e representar as linhas de campo magnético.
 Descrever as interações entre dois ímanes e entre íman e bússola.
 Identificar o campo magnético produzido por correntes elétricas e descrever as suas características.
 Verificar as condições em que é induzida corrente elétrica num condutor.
 Identificar e aplicar a indução eletromagnética em máquinas elétricas.
Parte 1: íman e bússola
Figura 1 – Campo magnético produzido por um íman em barra
A- Marque apenas a opção Mostrar Bússola.
a) Clique com o “rato” sobre a bússola, colocando-a em várias posições ao redor do íman e observe o que
acontece. Note que o polo norte do íman e da bússola estão marcados de vermelho.
b) Indique qual será a representação das linhas de campo magnético.
1
Loeblein, T. (2013). Student Directions: Faraday’s #2 using Faraday Law (Flash) and Electromagnet Lab(Java): Induction.
Disponível em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday e em Macêdo, J. e Dickman, A. (2009). Simulações
Computacionais Como Ferramenta Auxiliar ao Ensino deConceitos Básicos de Eletromagnetismo. Disponível em
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday
2
Original e fonte de todas as imagens em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday
Marília Peres
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c)
Marque a opção Mostrar Campo. O resultado observado coincidiu com a representação das linhas de
campo magnético feita anteriormente? Clique com o “rato” sobre a bússola, colocando-a em várias
posições ao redor do íman e compare seu comportamento com as linhas de campo em cada ponto.
Indique o que se pode concluir.
d)
Clique em Inverter Polaridade. Refaça os itens acima. Indique o que se observa.
e) Marque a opção Ver dentro do íman. Indique se é o que esperava. Discuta os resultados.
f) Marque a opção Medidor de Campo.
g) Clique sobre ele e meça os valores do campo magnético em vários pontos, onde as linhas de campo
estiverem mais densas e onde estiverem menos densas. Descreva seus resultados e concluía.
Nota: o vetor campo magnético é tangente, em cada ponto, à linha de campo.
Parte 2 – Eletroíman: Campos magnéticos gerados por corrente
Figura 2 – Simulação de um eletroíman.
Marque a opção Mostrar Bússola e Mostrar Eletrões.
a) Ajuste a fonte de corrente para 0 volt. Aproxime a bússola do eletroíman e observe se ocorre mudança na
posição da agulha magnética.
Marília Peres
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b) Repita o procedimento anterior, ajustando a fonte para 5 volts à direita,+5V.
c) Agora, ajuste a fonte para 5 volts à esquerda, -5V e aproxime a bússola do eletroíman.
d) O que aconteceu com a indicação da agulha magnética da bússola quando a polaridade da fonte foi
invertida. Procure sistematizar suas observações das alíneas anteriores.
e) Indique o que explica a mudança na posição da agulha magnética da bússola.
f) Ainda com a opção Mostrar bússola e a fonte de corrente em 10V: Clique com o “rato” sobre a bússola,
colocando-a em várias posições ao redor do eletroíman e observe o que acontece.
h) Marque a opção Mostrar Campo. Verifique se o resultado observado coincidiu com a representação das
linhas de campo magnético feita anteriormente. Clique com o “rato”sobre a bússola, colocando-a em várias
posições ao redor do íman e compare com as linhas de campo em cada ponto. Indique o que observa.
i) Marque a opção Medidor de Campo. Clique sobre o medidor e o posicione próximo ao eletroíman. Altere o
número de espiras do eletroíman observando o valor medido do campo magnético. Descreva os seus
resultados. Encontre uma relação geral entre o número de espiras e o valor do campo magnético medido.
Parte 3 -Indução eletromagnética
Questão problema:
Algumas bicicletas possuem um farol que acende quando pedalamos. Como é gerada a eletricidade neste caso?
Marília Peres
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Figura 3 - Demonstração do fenómeno da indução eletromagnética
A - Abrir a guia Solenóide e deixar todas as opções desmarcadas, como mostrado na figura3. Selecione a
lâmpada como indicador.
a) Indique o que acontece ao brilho da lâmpada quando se movimenta o íman no interior do solenóide.
Explique.
b) Repita o procedimento selecionando o voltímetro como indicador. Verifique a variação de diferença de
potencial (ddp) enquanto movimenta o íman. Varie a velocidade deste movimento. Sistematize as suas
observações.
c) Varie o número de espiras do solenóide e verifique se ocorre alguma alteração nos resultados. Indique qual a
relação que encontra entre o número de espiras e o valor medido da ddp.
d) Varie a área das espiras do solenóide e verifique se ocorre alguma alteração nos resultados. Indique se é
possível obter uma relação entre a área das espiras e o valor medido da ddp. Se sim, qual?
Marília Peres
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e) Conclua sobre a questão-problema
Parte 4 – Transformador
Selecione a guia Transformador, como mostrado na figura 4, com todas as opções desmarcadas, exceto
Mostrar Campo e Mostrar eletrões. Selecione a lâmpada como indicador.
Figura 4 – Simulação de um Transformador
A1 - Selecione a fonte de corrente em DC (corrente contínua).
a) Ajuste a fonte para 0 V e verifique se a lâmpada acende. Explique qual a razão, na sua opinião.
b) Ajuste a fonte para 10 V. Indique em que espiras se verificou a movimentação de eletrões. A lâmpada
acendeu? Indique qual a razão.
c) Com base no que aprendeu nos momentos anteriores, pense em processos de fazer a lâmpada acender.
Teste as suas hipóteses e conclua.
Marília Peres
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A2 - Selecione a fonte de corrente em AC (corrente alternada):
d) Indique o que observa e explique.
e) Selecione o indicador de tensão e verifique se ocorre variação no seu ponteiro.
f) Aproximando o primário (eletroíman) do secundário (solenoide) do transformador, a ddp no secundário
aumenta ou diminui? Justifique.
g) Altere os parâmetros da corrente alternada, e a área da espira. Verifique o que acontece e explique.
Parte 5 - Gerador
Selecione a guia Gerador, como mostrado na figura 5. Selecione a opção “Mostrar Bússola” , “Mostrar
eletrões” e a lâmpada como indicador.
Figura 5 – Simulação de um Gerador
Marília Peres
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a) Este applet é uma simulação simplificada de um gerador. Explique o funcionamento deste gerador,
descrevendo as partes que o compõem.
b) Aumente o volume de água e verifique o que acontece à intensidade do brilho da lâmpada. Explique.
c) Varie o número de espiras e a área das espiras, verificando o efeito sobre o brilho da lâmpada. Isto era
esperado? Explique.
d) Faça uma breve pesquisa sobre o funcionamento das centrais elétricas (hidro, termo e nuclear) e conclua
sobre o processo comum aos três tipos de centrais usado na geração da corrente elétrica que usamos nas
nossas casas.
Marília Peres
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