AS FORÇAS ATUANDO SOBRE CONDUTORES EM CORRENTE
Por: Erivelton Barros • 10/12/2018 • Relatório de pesquisa • 2.129 Palavras (9 Páginas) • 863 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS CENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC[pic 1][pic 2]
ENGENHARIA DE PETRÓLEO
FORÇAS ATUANDO SOBRE CONDUTORES EM CORRENTE
VICTOR MATHEUS S. DE SIQUEIRA ERIVELTON WILLIAMS S. BARROS
PAULO A. BRANDÃO
[pic 3]
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS CENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC ENGENHARIA DE PETRÓLEO
FORÇAS ATUANDO SOBRE CONDUTORES EM CORRENTE
Relatório solicitado pelo professor Paulo Brandão da disciplina de Física Experimental 2 com o objetivo de descrevermos o experimento realizado em sala de aula.
Sumário
- Introdução 3
- Objetivo 7
- Material Utilizado 7
- Procedimentos experimentais 8
- Resultados e discussões 9
- Conclusão 12
9. Referencias Bibliográficas 13
Introdução
Em uma experiência, Orsted verificou que a passagem de uma corrente elétrica provoca efeitos magnéticos em sua proximidade. Isso foi possível devido a observação de uma interferência na orientação de uma bússola próxima a uma corrente elétrica em movimento. Portanto, podemos ver que o estudo dos fenômenos elétricos não pode ser separado do estudo dos fenômenos magnéticos, pois eles estão intimamente correlacionados.
Força magnética e campo magnético
Os campos magnéticos podem ser produzidos de duas formas:
Uma delas é utilizar partículas elementares, que possuem campo elétrico intrínseco. Em certos materiais os campos magnéticos dos elétrons se combinam para produzir um campo magnético nas proximidades do material. Esse tipo de campo magnético é formado por imãs permanentes.
A outra é conhecida como eletroímã, no qual o campo é obtido utilizando partículas eletricamente carregadas e em movimento, como uma corrente elétrica em um fio condutor. Essa será a forma utilizada para estudarmos, neste experimento, o efeito da corrente elétrica e de um campo magnético atuando em um condutor.
A força magnética que atua sobre um condutor com suas cargas no interior em movimento com uma velocidade v em uma região onde existe um campo magnético, pode ser calculada pela equação (1):
⃗ ⃗ ⃗⃗⃗ (1)
Onde F é a força magnética, Q é a carga, ⃗ é o vetor velocidade e ⃗ o vetor campo magnético, e ⃗ ⃗ o produto vetorial dos dois vetores.
O valor da força será nulo apenas quando os vetores velocidade e campo forem paralelos ou quando o vetor velocidade da carga for nulo.
Na figura 1 temos um exemplo de um campo magnético gerado por um imã paralelo que atua sobre um condutor com passagem de corrente elétrica no seu interior, gerando uma força magnética.
Figura 1 - Efeito de um campo magnético gerado por um imã paralelo sobre um fio condutor
com cargas em movimento.
[pic 4]
Pode-se notar que o vetor força magnética é perpendicular aos vetores do campo e de velocidade, que são também perpendiculares entre si. A equação (1) pode ser representada pela equação (2):
(2)
Onde F é a força magnética, Q é a carga, V é o módulo do vetor velocidade e B o módulo do vetor campo magnético.
A corrente elétrica que passa por uma determinada área do condutor em um determinado intervalo de tempo é dado pela equação (3):
(3)[pic 5]
Onde I é a corrente elétrica e é a derivada temporal da carga.[pic 6]
Sabemos também que no mesmo intervalo de tempo, a carga terá percorrido um comprimento dl, portanto a velocidade fica expressa na forma a equação (4):
(4)[pic 7]
Onde V é a velocidade, e é a derivada temporal do espaço percorrido.[pic 8]
Assim, substituindo as equações (3) (4) em (2) a força (dF) que atua sobre esse elemento será dada pela equação (5)
Onde dF é o diferencial da força eletromagnética, i é a corrente elétrica, B o módulo do vetor campo magnético, e dl o diferencial do espaço percorrido.
Logo, integrando a equação (5) para um condutor fino e reto de comprimento l dentro de um campo magnético uniforme B e conduzindo uma corrente i, temos a equação (6) da força magnética (Força de Lorentz):
Onde Fm é a força magnética, i a corrente l o comprimento do condutor e B o módulo do campo elétrico uniforme.
Condutor preso a uma balança:
É possível obter a força eletromagnética por meio de uma balança e uma espira pendurada por um fio a essa balança. A espira deve se encontrar no meio do campo magnético B uniforme, formado pelo imã, de maneira que a direção da corrente que passa pela espira seja perpendicular à direção do campo magnético. Uma corrente elétrica i passa por dentro dessa espira a partir de uma fonte. A partir do sistema montado, pode-se aplicar uma corrente i a fim de gerar uma força magnética em uma determinada direção. Essa força cria uma variação de massa na balança, e é a partir dessa variação que podemos determinar o sentido e a intensidade da Força de Lorentz.
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