Atividade de Laboratório VI - Instituto de Física

INSTITUTO DE FÍSICA UFRGS
FÍSICA IIC (FIS01182)
Atividade de Laboratório VI
FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA
I. Introdução :
Esta atividade experimental tem a nalidade de ilustrar o fenômeno da indução eletromagnética
já estudado nas aulas teóricas. A atividade será dividida em duas partes: primeira puramente
qualitativa, onde você observará a corrente induzida em uma bobina quando o uxo magnético
sobre ela variar; na segunda parte, medidas experimentais serão realizadas e os resultados analisados com o intuito de determinar como a f.e.m. induzida por uma bobina em outra depende da
distância entre elas.
II. Objetivos:
Ao término desta atividade você deverá ser capaz de :
1) Dizer qual o sentido da corrente elétrica induzida numa bobina quando esta se movimenta
com relação a fonte que origina esta corrente induzida.
2) Identicar o sentido da corrente elétrica induzida numa bobina quando nela se introduz um
ímã permanente.
3) Dizer de que maneira a força eletromotriz induzida por uma bobina alimentada por uma
fonte de tensão alternada (primário) em outra bobina (secundário) varia com distância entre as
bobinas.
II. Considerações de natureza prática:
Para a realização das atividades propostas, você utilizará um galvanômetro, que é um instrumento de alta sensibilidade. Por esta razão você não deve produzir correntes elétricas induzidas
cujas intensidades poderão danicar o galvanômetro, i.e., não permita que o ponteiro do instrumento colida com a parte nal das escalas. Você deve evitar variações de uxo magnético muito
grandes, principalmente quando as bobinas estiverem com núcleos de ferro no seu interior.
III.a Primeira Parte :
Nesta primeira parte da atividade de laboratório você fará observações qualitativas e responderá perguntas relacionada com força eletromotriz induzida.
Você irá dispor de uma fonte de tensão, um galvanômetro, duas bobinas, um ímã permanente,
interruptor e um núcleo de ferro.
1) Conecte a bobina de 1000 espiras ao galvanômetro. Agora aproxime e afaste o ímã permanente. Identique o sentido da corrente induzida e compare com a Lei de Faraday-Lenz. A
rapidez com que você executa os movimentos inuencia na intensidade da corrente induzida? Por
que? A convenção de cores para os pólos do ímã permanente é o seguinte: vermelho (pólo norte,
linhas de campo entrando), azul (pólo sul, linhas de campo saindo). A deexão do ponteiro do
galvanômetro dá-se para o lado do terminal que entra a corrente elétrica.
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2) Conecte agora a bobina de 500 espira à bateria colocando o interruptor em série no circuito.
Aproxime esta bobina da outra de 1000 espiras que permanece ligada ao galvanômetro. Abra
e feche o circuito através do interruptor. Observe o sentido da corrente induzida e explique em
termos da Lei de Faraday-Lenz.
3) Coloque o secundário em diversas posições com relação ao primário (inclusive, para uma
mesma distância de separação, coloque as bobinas de tal forma que seus eixos não sejam colineares).
O que você observa? Explique.
4) Repita o procedimento 2 colocando o núcleo de ferro no interior da bobina primária. Observe
que a intensidade da f.e.m. induzida aumenta.
III.b Segunda Parte :
O objetivo desta segunda parte é estudar de que forma a força eletromotriz induzida em uma
bobina secundária varia com a distância que a separa de outra bobina (primária) alimentada com
uma fonte de tensão alternada.
Você utilizará para realizar a experiência duas bobinas, um multímetro, uma fonte de tensão
(modo tensão alternada), um núcleo de ferro, uma trena e conectores. Uma bobina primária
ligada a fonte de tensão alternada produzirá um campo magnético variável que irá induzir uma
força eletromotriz na bobina secundária. A gura baixo representa a montagem do circuito primário (bobina com núcleo de ferro e fonte de tensão alternada) e o circuito secundário (bobina e
voltímetro).
Não ligue o circuito primário sem o núcleo de ferro pois a corrente poderá ser muito grande
e danicará o equipamento. A bobina de 500 espiras (primária) deverá ser alimentada com 6V .
É importante que o núcleo de ferro seja posicionado de tal forma que não sobressaia da bobina
primária no lado voltado para a bobina secundária. O multímetro deverá ser ajustado para a
escala de 2V em tensão alternada e conectado com a bobina de 1000.
Encoste uma bobina na outra e então ligue a fonte. A tensão induzida na bobina secundária
será aproximadamente 1, 4V . Nesta posição a distância entre o centro das duas bobinas é cerca de
8, 2cm. Afaste as duas bobina, determine a nova distância entre os seus centros, e faça a medida
da f.e.m. induzida na bobina secundária. Complete a tabela a seguir, para cada distância meça a
f.e.m. induzida.
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A expectativa teórica para a função que relaciona a f.e.m. induzida com a distância é uma lei
de potência do tipo:
²ind = c.dn
(1)
onde c é uma constante positiva, d a distância entre os centros das bobinas e N uma constante
negativa (possivelmente um número inteiro).
Se tomarmos o logaritmo nos dois lados da equação acima, obtemos;
ln ²ind. = n ln(d) + ln(c)
(2)
Percebe-se então que a Eq. (2) é uma equação linear se as variáveis ² e d forem denidas
como o logaritmo natural da f.e.m. induzida, e o logaritmo natural da distância, respectivamente.
Portanto obteremos uma linha reta ao plotarmos as novas variáveis (ln ²ind × ln d), e teremos uma
lei de potência descrevendo os resultados experimentais (a declividade da reta é o expoente n da
Eq. (1).
Complete a tabela calculando o logaritmo natural das grandezas envolvidas. Faça o gráco
ln ²ind. × ln d e determine a declividade da reta ajustada aos pontos experimentais. Em função
destes resultados, descreva como varia a f.e.m. induzida na bobina secundária com a distância.
Escreva novamente a Eq. (1) explicitando os valores das constantes c e n.
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Relatório Resumido da Atividade de Laboratório VI
a) Escreva os principais objetivos deste experimento.
b) Descreva, de forma suscinta, o procedimento experimental utilizado.
c) Quais os principais resultados obtidos.
d) O que voce pode concluir destes resultados.
Assinatura: .........................................................
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