Relatório Fisica Experimental

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

                                FACULDADE DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

GIOVANE ANTUNES, JARDEL MANOEL, LAURA MANUCI E RUAN FENNA

ROTEIRO 6:

AÇÃO DA FORÇA ELETROMAGNÉTICA EM UM CONDUTOR POR ONDE CIRCULA UMA CORRENTE ELÉTRICA IMERSA EM UM CAMPO MAGNÉTICO.

RESENDE

2019

Sumário

1 – Objetivo        3

2 - Fundamentação teórica        3

Contextualização        5

3 - Objetivos específicos        6

4 – Materiais Utilizados        7

5 - Esquema experimental e procedimento        7

Análise 1:        8

Análise 2:        9

Análise 3:        10

Análise 4:        11

Análise 5:        11

6 – Dados experimentais        11

7 – Conclusão        12

8 – Bibliografia        13

9 – Cálculos        13

1 – Objetivo

Constatar a interação entre o campo magnético de um imã permanente e o campo magnético gerado pela corrente elétrica, que circulará em um condutor imerso em um campo magnético, através de uma força eletromagnética.

2 - Fundamentação teórica

Campo magnético

        Um campo magnético é criado pela influência das correntes elétricas que estão em movimento e pelos ímãs. Inicialmente, o magnetismo era associado apenas aos ímãs, porém com o passar dos tempos estudiosos começaram a criar teorias sobre o assunto. James Maxwell criou a teoria do eletromagnetismo, onde conseguiu identificar as causas da atração dos ímãs e também das correntes elétricas, após essas descobertas ele uniu a eletricidade com o magnetismo.

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Figura 1: Reprodução de linhas de um imã

Definição

Um campo magnético é uma região em volta de um ímã onde acontecem as interações magnéticas. Este ímã também pode ser representado por um vetor que é chamado de indução magnética. Quando se trata de física elétrica, cada carga cria em torno de si um campo elétrico, do mesmo modo o ímã cria um campo magnético, porém em um ímã não há um mono polo, desta forma o ímã sempre terá uma carga positiva e outra negativa. É a região próxima a um ímã que influencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos e paramagnéticos.

Indução Magnética

O ímã pode ser representado por um vetor, que é conhecido como vetor indução magnética, é simbolizado pelo vetor B. Usa-se como unidade de campo magnético o símbolo T, que é denominado de Tesla. Desta forma no SI a unidade de B é Tesla (T). A direção do vetor indução é aquela em que a pequena agulha da bússola aponta e o sentido do vetor indução é aquele para onde o polo norte da agulha da bússola aponta.

Campo Magnético Uniforme

Da mesma forma que no campo elétrico uniforme, este é definido como o campo do vetor indução magnética B é igual em todos os pontos, ou seja, possui o sentido, a direção e o módulo iguais. Desta forma a sua representação torna-se mais fácil, pois é feita através de linhas paralelas e igualmente espaçadas. Se você observar muitos ímãs são representados por imagens em formato de U. Isso ocorre porque a parte interna desse tipo de ímã aproxima um campo magnético uniforme.

Representando o campo magnético

Já se sabe que o vetor indução magnética é representado pelo símbolo B. O sentido adotado para o campo magnético é sempre do polo norte ao polo sul do ímã.[1]

A Definição de B

Determinamos o campo elétrico E em um ponto colocando uma partícula de prova com uma carga q nesse ponto e medindo a força elétrica  que age sobre a partícula. Em seguida, definimos o campo usando a relação [pic 4]

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Se dispuséssemos de um monopolo magnético, poderíamos definir B de forma análoga. Entretanto, como os monopolos magnéticos até hoje não foram encontrados, devemos definir de outro modo, ou seja, em termos da força magnética exercida sobre uma partícula de prova carregada eletricamente e em movimento. [pic 6]

Partícula Carregada em Movimento. Em princípio, fazemos isso medindo a força que age sobre a partícula quando ela passa, com várias velocidades e direções, pelo ponto no qual B está sendo medido. Depois de executar muitos experimentos desse tipo, constatamos que, quando a velocidade v da partícula tem certa direção, a força é zero. Para todas as outras direções de v, o módulo de é proporcional a v sen ϕ, em que ϕ é o ângulo entre a direção em que a força é zero e a direção de v. Além disso, a direção de é sempre perpendicular à direção de v. (Esses resultados sugerem que um produto vetorial está envolvido). [pic 7][pic 8][pic 9]

O Campo. Podemos em seguida definir um campo magnético B como uma grandeza vetorial cuja direção coincide com aquela para a qual a força é zero. Depois de medir para v perpendicular a B, definimos o módulo B de em termos do módulo da força:[pic 10]

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em que q é a carga da partícula.

Podemos expressar esses resultados usando a seguinte equação vetorial:

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ou seja, a força que age sobre a partícula é igual à carga q multiplicada pelo produto vetorial da velocidade v pelo campo B(medidos no mesmo referencial) Usando a equação c = a.b.sen ϕ (O produto vetorial de a e b é escrito como a × b e resulta em um terceiro vetor,c , cujo módulo é c = a.b.sen ϕ) para o produto vetorial, podemos escrever o módulo de na forma [pic 13][pic 14]