Campo magnético e força magnética sobre condutores de corrente

Campo magnético e força magnética sobre condutores de corrente

Introdução

Este experimento tem como objetivo Analisar as forças magnéticas provocadas por correntes elétricas, estudar de que forma a força depende da intensidade de corrente e do comprimento do condutor e prever a direção e o sentido das forças que agem sobre fios e espiras condutoras de correntes, imersos em campos magnéticos.

Para isso as seguintes fórmulas foram necessitadas para chegarmos às conclusões finais dos procedimentos seguintes:

𝐅m = I 𝐋 × 𝐁 →𝐅m = I 𝐋 𝐁 𝒔𝒆𝒏(𝜽) (1)

Onde “Fm” é a força magnética, “I” é a corrente, “L” é o comprimento, “B” é o módulo do campo magnético e “θ” é o ângulo formado entre o produto “iL” em relação as linhas de campo de “B”.

Procedimento experimental e análise

Este experimento foi dividido em duas partes principais, a primeira para analisar o que aconteceria com o sistema se mudássemos as suas condições básicas, como polaridade dos ìmãs e polaridade da corrente que passa pelo condutor e nessas diferentes condições analisar como isso afetaria a força magnética provocada pela corrente.

A segunda parte desse experimento é analisar de forma quantitativa a força magnética e o campo magnético no sistema.

Para a primeira parte foi-se montado a seguinte configuração :

[pic 1]

Em um primeiro momento, o sentido da corrente no circuito é da direita para a esquerda, observa-se que a haste em forma de “U” se move para fora do plano do papel, portanto é

nesta mesma direção que a força magnética atua, utilizando a regra de Fleming , pôde-se concluir que o campo magnético no ´ımã estava dirigido de cima para baixo, ou seja, o pólo norte do ímã em cima e o polo sul do ímã para baixo.

Num segundo momento, a polaridade dos fios foi invertida,ou seja, o sentido da corrente, pôde-se observar que a força magnética sobre o condutor inverteu de sentido também.

Após isso, aumentando a corrente cada vez mais o condutor se afastava mais da sua posição original, portanto, a força magnética aumentava conforme a corrente aumentava também.

Já para a segunda parte deste experimento foi montada a seguinte configuração:

[pic 2]

Figura 2 – montagem da balança de corrente

Foram utilizados quatro condutores com comprimentos diferentes e, para cada um deles,

fez-se circular correntes com intensidades diferentes. O campo magnético é devido a um ímã permanente e, portanto, foi-se mantido o mesmo ímã ao longo de todo o experimento .Para medir a força foi utilizada uma balança de corrente.

Inicialmente é medida a massa do condutor na balança sem corrente e depois é obtida a força peso denominada como “P0”, em seguida é passado uma corrente e medida a sua nova força peso, que agora é chamada de “PN”.

Os valores de massa medidos estão expressos na tabela (1):

I (A)	Fio 1 (g)	Fio 2 (g)	Fio 3 (g)	Fio 4 (g)
0	35,38	36,66	40,80	42,60
1,0	35,30	36,50	40,50	42,05
1,5	35,28	36,42	40,36	41,76
2,0	35,24	36,34	40,22	41,46
2,5	35,20	36,28	40,08	41,22
3,0	35,14	36,20	39,87	40,80
3,5	35,08	36,12	39,72	40,64

Tabela (1): Os fios 1,2,3,4 tem respectivamente 12,5 , 25,0 , 50,0 e 100 mm.

A força peso é obtida multiplicando os valores de massa obtidos na tabela (1) pela gravidade, que neste caso foi considerada como g= 9,81 m/s². Estes sendo escritos na tabela (2)

I (A)	Fio 1 (N)	Fio 2 (N)	Fio 3 (N)	Fio 4 (N)
0	347,0778	359,6346	400,248	417,906
1	346,293	358,065	397,305	412,5105
1,5	346,0968	357,2802	395,9316	409,6656
2	345,7044	356,4954	394,5582	406,7226
2,5	345,312	355,9068	393,1848	404,3682
3	344,7234	355,122	391,1247	400,248

Tabela (2): peso em newton correspondente para cada condutor,

Esta força “PN” é dada pela soma da força peso “P0” e pela força magnética “Fm” :

𝑃𝑁 = 𝑃0 + 𝐹𝑚 → 𝐹𝑚 = 𝑃𝑁 − 𝑃0        (2)

Anotando os valores obtidos utilizando a fórmula (2) para cada condutor, é obtida a tabela (3):

I (A)	Fm 1 (N)	Fm 2 (N)	Fm 3 (N)	Fm 4 (N)
1	0,7848	1,5696	2,943	5,3955
1,5	0,981	2,3544	4,3164	8,2404
2	1,3734	3,1392	5,6898	11,1834
2,5	1,7658	3,7278	7,0632	13,5378
3	2,3544	4,5126	9,1233	17,658
3,5	2,943	5,2974	10,5948	19,2276

Tabela (3): Módulo das forças magnéticas correspondentes para cada fio em relação a corrente que passa pelo condutor.