Campo Magnético Terrestre

Campo Magnético Terrestre

Resumo. O experimento sugerido consiste em determinar o campo magnético terrestre, uma vez que podemos realiza-lo de forma mais precisa e simples, o que faz parte do conteúdo pratico da disciplina. Isso vem do uso das práticas vistas em laboratórios antes efetuadas e dos equipamentos conhecidos e utilizados nas experiências anteriores. Para o campo magnético terrestre deveria ser encontrado algo em torno de 20 a 36 µT, o que equivale ao campo magnético da região de Uberlândia, Minas Gerais. A partir das bobinas de Helmholtz, que geravam um campo magnético quando havia passagem de corrente elétrica, encontramos um valor próximo ao esperado.

Palavras chaves: Campo magnético terrestre, corrente elétrica, bobinas de Helmholtz

INTRODUÇÃO

O campo magnético terrestre ainda se encontra em estudo, mas é incontestável sua importância para a humanidade. Com ele foi possível a criação da bússola, a qual aponta sempre para o sul magnético de um imã, ou norte geográfico da Terra.

Dessa forma, ele permitiu que o ser humano navegasse pelos oceanos no período das grandes navegações e assim em diante estabelecendo referencias geográficas que permanecem até hoje para permitir a navegação marinha e aérea. Além disso, o campo magnético em qualquer lugar na Terra varia entre 20 a 60 T e, nas regiões equatoriais e polos pode provocar certas anomalias no ambiente resultando em diferentes fenômenos, como por exemplo, áreas com solos ricos em minerais e as famosas auroras polares, evento óptico canalizado pelo campo magnético terrestre.

O campo magnético terrestre por ser determinado experimentalmente com o auxílio da Bonina de Helmholtz, que junto com o campo magnético terrestre forma um campo magnético resultante, conforme mostrado na figura 1 a seguir.

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Figura 1: O campo magnético resultante (BR) e suas componentes: a componente horizontal do campo magnético (BH) e o campo magnético criado pela bobina de Helmholtz (B). Imagem retirada do site do INFIS Instituto de Física da UFU Universidade Federal de Uberlândia.

Dessa maneira, a partir da equação 1, obtém-se uma relação entre o campo magnético terrestre e o das bobinas. Logo, como o campo gerado por elas é descrito pela equação 2, é possível relacionar o ângulo teta e a corrente elétrica aplicada no sistema. Essa relação vai ser caracterizada pela equação 3, e então será possível definir o campo da Terra.

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Equação 1

     [pic 3]

     Equação 2

[pic 4]

Equação 3

No experimento foi variado a corrente elétrica e o ângulo, fazendo com que a equação 3 possa ser reduzida em uma equação 4:

[pic 5]

Equação 4

As habilidades necessárias para o desenvolvimento do experimento e os materiais necessários para a sua realização estão descritos no procedimento experimental.

Procedimento Experimental

O experimento que foi apresentado aos alunos no laboratório, tem em base analisar o campo magnético terrestre em função do campo magnético gerado pelas bobinas de Helmholtz.

1. Materiais utilizados no laboratório para o experimento:

• Uma bussola;

[pic 6]

Figura 2: Bussola para fazer a medição da angulação.

• Uma bobina dupla (Helmholtz);

[pic 7][pic 8]

Figura 3: Bobina dupla de Helmholtz com suporte para bussola.

• Um amperímetro (até 200 mA);

[pic 9]

Figura 4: Amperímetro.

 

• Um resistor de proteção 100Ω (10w);

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Figura 5: Resistor de proteção de 100Ω.

• Um suporte para bussola;
• Quatro fios;

• Uma fonte simétrica (Limite de 180 mA – com bloqueio de ajuste de corrente);

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Figura 6: Fonte simétrica com bloqueio no ajuste de corrente.

1. Experimento:

A primeira coisa a ser feita é montar o circuito/sistema conforme mostra a figura 7 a seguir:

[pic 12]

Figura 7: Circuito para a aplicação de corrente da bobina de Helmholtz, imagem retirada do site do INFIS Instituto de Física da UFU Universidade Federal de Uberlândia.

Depois se posiciona a bussola no suporte de forma que o norte-sul magnético fique perpendicular com o campo magnético da bobina.

Como observado na figura 7, a fonte simétrica gera corrente e uma diferença de potencial para a bobina de Helmholtz, para poder alterar seu campo magnético afim de observar as variações na bussola, anotando, assim, seus ângulos para calcular o campo magnético terrestre.

Complementando o circuito utilizamos um resistor para proteger o sistema e um amperímetro para poder ter um controle sobre a corrente aplicada nas bobinas.

Então, por fim, fazem-se as medições, anotando os ângulos que se formam entre o campo da bobina e o campo magnético terrestre com base nas correntes aplicadas nas bobinas.

Resultados e discussões

A partir da anotação dos dados, chegamos a seguinte tabela 1:

Tabela 1: Dados coletados do experimento
Ângulo	Corrente (mA)
28°	10,17
44°	19,99
53°	30,16
62°	40,01
66°	49,99
70°	60,41
72°	70,1
73°	80,5

Com a tabela 1, percebemos que conforme a corrente aumenta o ângulo entre o campo magnético da bobina e o campo magnético terrestre aumenta até que o campo magnético da bobina faça com que o campo magnético terrestre seja desprezível (ângulo igual a 90°).