A Lei de Ampere

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Jonas Borges Leão de Moraes        Nº 28263

William Yuji Iochida                        Nº 34187

EXPERIˆENCIA 4: FENÔMENOS MAGNÉTICOS E CORRENTE ELÉTRICA LEI DE AMPÈRE

ITAJUBÁ

2016

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Jonas Borges Leão de Moraes        Nº 28263

William Yuji Iochida                        Nº 34187

EXPERIˆENCIA 4: FENÔMENOS MAGNÉTICOS E CORRENTE ELÉTRICA LEI DE AMPÈRE

Relatório submetido ao Prof. Antônio Luiz Fernandes Marques como requisito parcial para aprovação na disciplina de Física Experimental III – FIS-413 da Universidade Federal de Itajubá.

ITAJUBÁ

2016

1 – INTRODUÇÃO

Os experimentos a seguir descritos apresentam como objetivos a verificação do efeito de uma corrente elétrica sobre uma agulha imantada, bem como a descrição dos campos magnéticos produzidos por correntes elétricas e por ímãs. Também se torna clara a dependência do campo magnético com relação a uma corrente e à distância do fio.

1.1 - Efeitos Magnéticos

        

Na Antiguidade descobriu-se que certas rochas tinham a propriedade de atrair objetos de ferro, essas rochas eram, na verdade, ímãs naturais. E desde essa época já se utilizavam o imã na orientação da rota de grandes viagens. Os ímãs naturais quando suspensos por seus centros de massa, tais pedras orientavam-se sempre no sentido norte-sul.

Todo ímã apresenta duas regiões distintas, denominadas polos, que possuem comportamentos opostos: polo norte e polo sul. O polo norte é definido como aquele que se em livre movimento, apontaria para o norte geográfico da Terra.

Denomina-se campo magnético a região do espaço que envolve um ímã. Este é representado por linhas de campo que, por convenção, saem do polo norte em direção ao polo sul, mostradas na Figura 1.

[pic 1]

Figura 1 - Campo magnético a região do espaço que envolve um ímã.

 

Cada ponto de um campo magnético é caracterizado por um vetor denominado vetor indução elétrica ou vetor campo magnético, sempre tangente às linhas de campo e no mesmo sentido delas. Este caracteriza ponto a ponto de um campo magnético.

1.2 - A Lei de Ampère

Descobriu-se que uma agulha imantada orientada no sentido dos polos Norte e Sul da Terra tinha sua direção mudada ao fazer circular próxima a ela uma corrente elétrica através de um condutor. Deste modo se demonstra que a corrente elétrica é capaz de induzir a formação de um campo magnético.

Embora Hans Cristian Oersted tenha descoberto que um fio percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético a sua volta, foi André Marie Ampère quem, matematicamente, deduziu esse campo. Podemos dizer que o grande feito de Ampère foi ter desenvolvido uma famosa lei chamada de Lei de Ampère.

A Lei de Ampère relaciona o campo magnético e a corrente elétrica que passa por um condutor em suas proximidades. O vetor campo magnético (B) é determinado pela seguinte equação:

 [pic 2]                                               (1)

Onde:

[pic 3]= Permeabilidade magnética do vácuo

r = Distância do vetor ao condutor

I= Corrente pelo condutor

2 – MATERIAIS UTILIZADOS

 

• Fonte de tensão (0 a 30 [V] DC): ELEKTRO-AUTOMATIK D-41747 VIERSEN

• Multímetro Digital: HOMIS – HMU 515 A

• Imãs cilíndricos (2)

• Imã retangular (1)

• Bússola (agulha imantada)

• Espiras retangulares (2)

• Limalha de ferro

• Fios de cobre

• Mesa projetável para magnéticos

• Placas de plástico (2)

• Trena/régua

• Suportes

• Cabos de conexão

• Garras jacaré

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]Figura 1 – Materiais Utilizados no Experimento

3 – METODOLOGIA

3.1 – Linhas de campo magnético gerado por imãs

        Colocou-se um imã verticalmente sob a mesa projetável para espectros magnéticos. E mexeu a levemente para uma melhor visualização da figura formada.

        Colocou-se outro imã cilíndrico sob a mesa projetável para espectros magnéticos a cerca de 5,0[cm] do primeiro, de modo que ambos ficaram com o mesmo polo para cima. Repetiu-se o procedimento anterior e observou-se a figura formada.

        Repetiu-se novamente o procedimento anterior invertendo um dos imãs e observou-se a figura formada.

        Retiraram-se os imãs cilíndricos e colocou-se o imã retangular sob a mesa projetável para espectros magnéticos e observou-se a figura formada.

3.1.2 – Linhas de campo magnético gerado correntes elétricas

        Utilizou-se a placa furada e fez-se passar pelo furo a espira retangular, fixa no suporte. Pulverizaram-se limalhas de ferro sobre a placa e ligou-se a fonte de modo a fazer circular pela espira uma corrente de 4,0[A]. Observou-se a figura formada.

        Ligou-se a segunda espira em série com a primeira, fez-se a passar pelo segundo furo da placa, de modo que as correntes tiveram o mesmo sentido ao passar pelos furos. Observou-se a figura formada.

        Inverteu-se o sentido de uma das correntes e observou-se a nova figura.

3.1.3 – Força entre condutores percorridos por corrente elétrica

        Retiraram-se as espiras das placas e colocou-se uma ao lado da outra afastadas cerca de 1,0 [cm]. Fez-se passar uma corrente de 4,0 [A] por ambas, de modo que o trecho mais próximo elas fossem paralelas. Observou-se o resultado.