Experimento - Campo Magnético - Solenóide/Terra - Pag. 8-11

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Figura 6:
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1.2.3
Obtenção da resistividade de algum material (a ser definido durante o experimento) através da
curva do potencial V em função da corrente i.
Através das relações V = Ri e R = ρl/A, temos que
V=
ρl
i.
A
(6)
Desta forma, e possível, para um material ôhmico, determinarmos a resistividade (se conhecidos o
comprimento e a área transversal) através do coeficiente angular da reta V(i).
OBS: Elaborar uma tabela com uma quantidade de dados adequadamente (coerentemente) divididos
entre zero e o valor máximo de corrente definida durante o experimento (a ser definida pelo professor
e/ou pelo monitor). Neste experimento deve-se utilizar uma fonte de voltagem com limitador superior
de corrente. Caso a fonte com limitador de corrente não esteja disponível, é possível utilizar uma fonte
comun de voltagem; neste caso, o resistor deve ser escolhido de forma a suportar a voltagem máxima
utilizada (resistores de fio são mais adequados).
2 Circuito RC
3 O Campo Magnético
Neste experimento vamos gerar um campo magnético conhecido através de um solenóide comprido.
Lembremos que o campo dentro de um solenóide infinitamente comprido é
~ s = µ0 nIẑ,
B
(7)
onde ẑ é um vetor unitário ao longo do eixo de simetria do solenóide, µ0 = 4π.10−7 Vs/Am, I é a
corrente elétrica através do solenóide e n é a densidade linear de espiras (quantidade de espiras por
unidade de comprimento). Nosso solenóide, representado na Fig.5, tem 80cm de comprimento e um
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~ devido à composição dos campo B
~ s do solenóide e B
~ t da terra.
Figura 5: Solenoite - Campo total B
diâmetro de pouco mais de 10cm. A Equação 7 fornece uma boa aproximação para o campo no centro
deste solenóide. A expressão exata para o campo no centro do solenóide é
~ = µ0 nI sin φẑ,
B
(8)
onde φ está definido na Fig.5. Considerando que Bs seja o campo conhecido do solenóide, dado pela
Eq.7 e que B⊥ (campo perpendicular ao eixo de simetria do solenóide) seja o campo desconhecido,
que neste caso é a componente horizontal do campo magnético da Terra, podemos escrever que:
tan φ =
Bs
.
B⊥
(9)
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Utilizando a Eq.7 temos que
tan φ =
µ0 n
I
B⊥
Ou seja, através de um gráfico do tipo y(x) sendo y = tan φ e x =
(10)
µ0 n
B⊥ I,
obtemos a componente perpen-
dicular associada ao campo da terra.
OBS: Para que B⊥ corresponda à componente principal do campo terrestre, é necessário direcionar a
bússola perpendicularmente ao eixo de simetria do solenóide, antes de ligar a fonte de corrente.
3.1 Procedimento experimental
1. Coloque o solenóide numa posição perpendicular à direção da bússola. Observe a bússola
dentro do solenóide. Dê toques leves no solenóide para agitar a bússola garantindo que esta se
encontre na orientação de equilíbrio.
2. Ligue uma fonte elétrica com reostato em série na bobina e meça a corrente, conforme mostrado
na Fig. 6. Cuidado, não deixe a corrente ultrapassar 1,5A. Regule a corrente para obter um
desvio da bússola de φ = 10◦ , φ = 20◦ , φ = 30◦ , φ = 40◦ , φ = 50◦ e φ = 60◦ .
3. Determine o módulo da componente horizontal do campo da terra a partir do gráfico tan φ
versus o módulo da corrente elétrica. É importante incluir barras de erro neste gráfico. Você
pode optar por medir cada ângulo e calcular uma barra de erro dos tan φ com propagação de erro
(estatisticamente), ou estimar o erro diretamente dos instrumentos de medida + erros externos
que possam influenciar nas medidas.
4. Compare seus resultados com os obtidos por outras equipes. Se houver discrepância maior que
as barras de erro, comento sobre a possível origem desta discrepância.