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OBSERVANDO A FORÇA MAGNÉTICA SOBRE CORRENTES ELÉTRICAS
Aldebaran Rocha Rosa ([email protected])
João Batista Garcia Canalle ([email protected])
Adelino Carlos Ferreira de Souza ([email protected])
Resumo:
No ensino médio e nas disciplinas introdutórias de eletricidade e magnetismo de graduação
do curso de física ensina-se que condutores retilíneos portando correntes sob a ação de campo
magnético constante e homogêneo sofre a ação da força magnética dada por: F=i L x B [1],
onde L é um vetor com mesmo sentido da corrente i e tem módulo igual ao comprimento do fio
que está imerso no campo magnético B.
A conceituação de força magnética nestas situações geralmente é bem explicada nos livros
didáticos. Pretendemos neste trabalho apresentar algumas sugestões de como demonstrar
experimentalmente para os alunos, a ação da força magnética usando matérias de baixo custo,
simples de serem reunidos e montados.
Na seção 1 vamos apresentar uma montagem para demonstrar a força magné tica sobre um
condutor portando uma corrente, submersa no campo magnético de um ímã permanente. Na
seção 2 apresentamos uma montagem para demonstrar a força magnética atuando sobre uma
corrente elétrica imersa no campo magnético da Terra.
1. A Força magnética sobre uma corrente elétrica devido a um ímã permanente
1 . 1 Objetivo
O objetivo desta montagem é mostrar experimentalmente de forma qualitativa a
ação da força magnética sobre um condutor devido ao campo magnético de um ímã
permanente, desenvolvendo o experimento com material de baixo custo, de fácil acesso e
com uma montagem simples. Canalle e Neto [2] e Canalle e Moura [3] já haviam sugerido
uma montagem com tiras de papel alumínio, para mostrar a ação da força magnética entre
condutores percorridos por correntes paralelas. A montagem descrita a seguir possui as
vantagens de se eliminar ao máximo as influências externas sobre as tiras, e em fixar a
garrafa e as tiras de forma que elas não sofram qualquer alteração de suas posições devido
ao manuseio do experimento, não prejudicando assim a observação desejada.
1 . 2 Material utilizado
Duas garrafas de refrigerante transparente de plástico de dois litros, um pedaço de
madeira de aproximadamente 30 cm x 20 cm x 1 cm, dois suportes para duas pilhas
pequenas, quatro pilhas pequenas, um interruptor de campainha com caixa de tipo externa,
um ímã permanente, papel alumínio e fios.
1 . 3 Descrição da montagem
• A garrafa
Corte uma garrafa de refrigerante a aproximadamente 10 cm de sua base, corte
também a parte de cima de outra garrafa a aproximadamente 10 cm de sua “boca” e fixe
com fita adesiva na outra garrafa em que foi cortada a base, de forma que fique com uma
garrafa de duas “bocas”, conforme mostra a figura (1). Faça um furo em cada tampinha de
aproximadamente 10 mm x 5mm.
•
A fixação
Faça dois furos na madeira de aproximadamente 1 cm de distância entre eles, e
também na parte de baixo da base que foi cortada da garrafa; com uma abraçadeira de 10
cm fixe esta base na madeira. Fixe também com parafuso ou cola, uma caixa elétrica para
campainha tipo externa, conforme mostra a figura (1).
•
A tira
Corte uma tira de papel alumínio de 5 mm de largura e 35 cm de comprimento.
Corte também duas tiras de lata de refrigerante de 9 cm x 0,5 cm e lixe suas superfícies de
modo a retirar o esmalte (tinta) que as recobrem. Junte com fita adesiva nas duas pontas da
tira de papel alumínio as tiras de lata de refrigerante em dois pedaços de palito de picolé de
2,0 cm de comprimento, conforme mostra a figura (1). Insira a tira dentro da garrafa e
prenda-a nas tampinhas com uma abraçadeira de 10 cm de forma que ela não fique muito
esticada.
•
A ligação elétrica
Utilize dois fios flexíveis, identifique-os por fio1 (de pontas A e B) e fio 2 (de
pontas C e D). Na ponta A do fio 1 e na ponta C do fio 2 solde um conector tipo jacaré em
cada uma. Faça um furo na base da garrafa fixada e passe a ponta B do fio 1 por ele. Ligue
quatro pilhas pequenas em série utilizando dois suportes para pilha desse tipo. Ligue a
ponta D do fio 2 em um dos fios do suporte e o outro fio do suporte ligue em um interruptor
de campainha junto com a ponta B do fio1. Ligue os conectores jacaré nas tiras de lata de
refrigerante, conforme mostra a figura (1).
1 . 4 Observação do Fenômeno
Apertando o interruptor de campainha fará com que uma corrente elétrica percorra a
tira de papel alumínio, aproximando-se um ímã permanente perto da garrafa faz com que
seu campo magnético agindo na corrente que passa pela tira, dê origem a uma força
magnética, a qual pode-se ver seu efeito com a tira se movimentando. Invertendo o ímã é
possível ver que a fita se movimenta em sentido contrário ao anterior, pois o sentido do
campo foi invertido.
Conector
Palito de
Tira de lata
jacaré
de
picolé
refrigerante
Fio
Palito
flexível
Tira de
de
picolé
papel
alumínio
Fita
Adesiva
Tira de papel
alumínio
Conector
jacaré
Ímã
permanente
Interruptor de
campainha
Pilhas
pequenas
Fig. 1: Esquema da montagem para demonstrar força magnética devido ao campo
magnético de um ímã permanente.
2. A Força magnética sobre uma corrente elétrica devido ao campo magnético da
Terra
2 . 1 Objetivo
O objetivo desta montagem é mostrar experimentalmente de forma qualitativa a
ação da força magnética sobre um condutor devido ao campo magnético da Terra,
desenvolvendo o experimento com material de baixo custo, de fácil acesso e com uma
montagem simples. Canalle e Neto [2] e Canalle e Moura [3] já haviam sugerido uma
montagem com tiras de papel alumínio, para mostrar ação da força magnética entre
condutores percorridos por correntes paralelas. A montagem descrita a seguir possui as
vantagens de se eliminar ao máximo as influências externas sobre as tiras, e em fixar a
garrafa e as tiras de forma que elas não sofram qualquer alteração de suas posições devido
ao manuseio do experimento, não prejudicando assim a observação desejada.
2 . 2 Material utilizado
Três garrafas de refrigerante transparente de plástico de dois litros, um pedaço de
madeira de aproximadamente 5 cm x 5 cm x 1cm, dois suportes para duas pilhas pequenas,
quatro pilhas pequenas, um interruptor de campainha com caixa tipo externa e papel
alumínio
2 . 3 Descrição da Montagem
• A garrafa
Corte duas garrafas de refrigerante de dois litros a 10 cm de suas bases, corte uma
terceira garrafa a 10 cm de sua boca e a 10 cm de sua base, junte com fita adesiva
transparente as três partes de forma que fique com uma garrafa de duas “bocas” de
aproximadamente 70 cm, conforme mostra a figura (2). Faça um furo em cada tampinha de
aproximadamente 10 mm x 5 mm.
• A tira
Corte uma tira de papel alumínio de 5 mm de largura e 75 cm de comprimento,
corte também duas tiras de lata de refrigerante de 9 cm x 0,5 cm e lixe suas superfícies de
modo retirar o esmalte (tinta) que as recobrem, fixe com fita adesiva nas duas pontas da tira
de papel alumínio as tiras de lata de refrigerante em dois pedaços de palito de picolé de 2
cm de comprimento, conforme mostra a figura (2). Insira a tira dentro da garrafa, e fixe as
tiras de lata de refrigerante nas tampinhas da garrafa com abraçadeiras de 10 cm de forma
que a tira de papel alumínio não fique muito esticada.
• A fixação
Com cola, tipo araldite, fixe a garrafa de refrigerante em uma madeira de 70 cm x 1
cm (Fig.2). Prenda uma caixa elétrica do tipo externa em outra madeira de 10 cm x 10 cm.
Com uma abraçadeira de 10 cm fixe os suportes das pilhas nas paredes da caixa na parte
interna. Pregue a madeira de 70 cm x 1 cm na posição vertical na outra madeira de 10 cm x
10 cm, conforme mostra figura (2). O “espelho” e o interruptor não devem ser fixados na
caixa, para não influenciarem no movimento da tira no instante em que aperta-se o
interruptor.
• A ligação elétrica
Utilize dois fios flexíveis, e identifique-os por fio1 (de pontas A e B) e fio 2 (de
pontas C e D). Na ponta A do fio 1 e na ponta C do fio 2 solde um conector tipo jacaré em
cada uma. Ligue quatro pilhas pequenas em série utilizando dois suportes para pilha desse
tipo. Ligue a ponta D do fio 2 em um dos fios do suporte e o outro fio do suporte ligue em
um interruptor de campainha junto com a ponta B do fio1. Ligue os conectores jacaré nas
tiras de lata de refrigerante, conforme mostra a figura (2).
2 . 4 Observação do fenômeno
Apertando-se o interruptor de campainha, fechamos o circuito e uma corrente flui
pela tira de papel alumínio. Como a tira está imersa no campo magnético da Terra, surge
sobre a mesma a força magnética F= i L x B a qual faz a tira se mover consideravelmente
apesar do B da Terra ser bem pequeno.
Palito de
picolé
Tira de lata
de
refrigerante
Conector
jacaré
Fio
flexível
Tira de
papel
alumínio
Palito
de
picolé
Fita
Adesiva
Tira de
papel
alumínio
Interruptor
de
campainha
Conector
jacaré
Pilhas
pequenas
Fig. 2: Esquema da montagem para demonstrar a força magnética devido ao campo
magnético da Terra sobre um condutor.
3. Conclusão
Acreditamos que as duas montagens apresentadas sejam uma ótima forma de ajudar os
professores de ensino médio e graduação a mostrar a ação da força magnética sobre um
condutor.
O uso da tira de papel alumínio por ser extremamente leve e flexível, faz com que a
ação da força magnética fique facilmente observável, pelo movimento da tira condutora.
4. Referências
[1] HALLIDAY, D. e RESNICK, R. e WALKER, J., Fundamentos da Física, vol. 3,
Eletromagnetismo, 6ª edição, Editora LTC, 2003.
[2] CANALLE, J. B. G. e NETO, J. N. da S., Revista Brasileira de Ensino de Física, vol.
23, nº 1, p. 148 -150, março 2001.
[3] CANALLE, J. B. G. e MOURA, R., Caderno Catarinense de Ensino de Física, 15, nº 2,
p. 206-209, ago 1998.