LABORATÓRIO DE FÍSICA II CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS – UEA

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST

LABORATÓRIO DE FÍSICA II

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

ALUNO (A): IAN GABRIEL COSTA MACHADO - 1215120276

PROFESSOR (A): JOSÉ LUIZ DE NUNES DE MELLO

MANAUS – AM

2018

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Objetivos

• Estudar o comportamento do campo magnético gerado por uma corrente.
• Identificar o campo magnético terrestre e determinar seu valor.

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Introdução Teórica

O planeta terra é apontado como um imenso imã o qual gera um campo magnético. A partir de 1870, a problemática que tem deixado os cientistas preocupados é a oscilação do momento magnético da terra, tendo em vista isso, foi ratificado a debilidade do mesmo, gerando teorias do fim do campo. A observação dos corpos celestes, é uma das principais evidências da comunidade científica, O grego Tales de Mileto (624 a.c.-546 a.c.), apontou que os objetos em si estavam atraídos, através de propriedades de um metal e uma rocha.

Mas o que gerou um grande espanto, foi que a partir do ano 1100, os chineses inventaram um instrumento composto de um material imantado, que possibilitava a orientação geográfica, a famosa bússola, num primeiro momento, a magnetização da bússola indicava o norte magnético.

No ano de 1269, um francês chamado Petrus Peregrinus (1240), com seu estudo denominado “Espitola de Magnete”, demonstrou que quando a agulha da bússola sofria uma perturbação, a sua orientação se movia em diferentes partes. Ele também separou dois imãs em partes iguais, e quem em ambas as partes existia polo norte e polo sul. Com isso, foi pioneiro ao descrever a lei da atração e da repulsão.

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Figura 1: Imã dividido, gerando polo norte e sul, fonte: Ebah.

Na época das grandes navegações, a declinação magnética fora observada com a intenção de determinar o norte magnético, seu conceito nada mais é do que a divergência entre o norte geográfico e o norte magnético, para uma localização definida. Essas informações inferem que há uma variabilidade no campo tanto no tempo, como no espaço.

Em 1600, o cientista William Gilbert (1544-1603), descreveu que a terra possui seu próprio campo, e que os corpos são considerados magnéticos, por isso a atração. Notou que qualquer objeto pode se tornar elétrico, todavia apenas os compostos ferrosos permitiam a magnetização. Seu principal experimento foi “Terella” no qual um imã esférico apoiado em uma agulha, tinha propriedades semelhantes á do planeta terra.

[pic 2]

Figura 2: Campo Magnético Terrestre e suas linhas de força, fonte: Gorocks.

No Sistema Internacional (SI), a sua unidade é em Tesla (T), em referência ao renomado Nikola Tesla (1856-1943). A estrutura do campo magnético é descrita através das linhas de força, a proximidade das linhas em relação ao campo magnético determinam sua intensidade, quanto mais perto, maior a intensidade ou vice-versa. Algumas propriedades das linhas de campo:

Linhas de campo magnético nunca se cruzam.

Linhas de campo magnéticas naturalmente agrupam-se em regiões onde o campo magnético é mais forte. Isso significa que a densidade das linhas de campo indicam a força do campo.

Linhas de campo magnéticas não começam ou terminam em lugar algum, elas sempre fazem ciclos fechados e continuam dentro de um material magnético (embora, às vezes, elas não sejam desenhas deste jeito).

 Não se tem nenhum imã no núcleo terrestre. O material que é constatado o é um fluido de Níquel (Ni) e Ferro (Fe) com uma alta condutividade elétrica (σ = 5x105 S/m), através da indução, as correntes elétricas amplificam o campo magnético.

Procedimento Experimental

Os seguintes materiais foram utilizados no experimento:

• Dois multitestes;
• Cinco fios com ponteira banana;
• Uma fonte CC;
• Uma bobina com 26 espiras;
• Uma bússola magnética;
• Uma chave interruptora;
• Uma régua;

[pic 3]

Figura 3: Fonte de tensão CC, fonte: própria.

Primeiramente, houve a orientação da bússola para o norte. O comprimento das bobinas foi aferido. O lado L1 possui 8,3 ± 0,1 centímetros e o lado L2 possui 7,1 ± 0,1 centímetros.

A régua fora posicionada em cima da bobina, e a bússola por cima da régua, fazendo com que o norte indicasse a mesma direção das bobinas. Um circuito simples foi montado para se ater as leis do magnetismo e a influência na direção do experimento. Neste caso houve um deslocamento para o lado leste da agulha, ou o lado direito.

Regulou-se a fonte em um volt, como já afirmado anteriormente, houve um deslocamento para a direita, quanto mais próxima a bússola ficava perto da bobina. Isso indica que a corrente é capaz de causar um campo magnético que entra em atrito com imã que há na ponta da bússola.

Já consolidando o experimento, há uma perpendicularidade entre os campos da bobina e o campo magnético da terra. Portanto, a fonte de tensão começou a sofrer variações, com o intuito de obter diferentes correntes, observando também a diferença de ângulo na agulha para cada variação de corrente. Com a Lei de Biot-Sawart, verificou-se o valor do campo magético ocasionado pela bobina.

B = (  + ).        [pic 4][pic 5][pic 6]

Em seguida, utilizando uma equação melhor simplificada, calculou-se o valor do campo magnético:

[pic 7]

[pic 8]

Figura 4: Experimento sendo realizado, fonte: própria.

Na tabela a seguir, mostra-se os valores identificados:

Aferições e medidas calculadas no experimento
Medida	Corrente i (mA)	Ângulo θ	Campo Magnético B (T)	Campo Terrestre Bth (T)
1	34,7 ± 1	340º ± 1	133,5 x 10⁻7 ± 1 x 10-7	0,39 x 10⁻7 ± 1 x 10-7
2	70 ± 1	323º ± 1	269,2 x 10⁻7 ± 1 x 10-7	0,83 x 10⁻7 ± 1 x 10-7
3	110,5 ± 1	310º ± 1	424,9 x 10⁻7 ± 1 x 10-7	1,37 x 10⁻7 ± 1 x 10-7
4	124 ± 2	307º ± 1	476,9 x 10⁻7 ± 2 x 10-7	1,55 x 10⁻7 ± 2 x 10-7
5	159,7 ± 3	301º ± 1	614,1 x 10⁻7 ± 3 x 10-7	2,04 x 10⁻7 ± 3 x 10-7
6	198 ± 3	295º ± 1	761,4 x 10⁻7 ± 3 x 10-7	2,58 x 10⁻7 ± 3 x 10-7
7	0,48A ± 1	287º ± 1	1,576 x 10⁻4 ± 1 x 10-7	5,49 x 10⁻7 ± 1 x 10-7
8	0,41A ± 1	282º ± 1	1,73 x 10⁻4 ± 1 x 10-7	6,13 x 10⁻7 ± 1 x 10-7