Balança De Corrente

Introdução

A balança de corrente é um dispositivo que permite detectar e medir variações nas forças às quais um condutor é submetido enquanto é percorrido por uma corrente elétrica. Um imã permanente com o formato de ferradura suspenso por um eixo produz um campo magnético em uma espira por onde passa uma corrente I.

A interação entre a corrente elétrica I e o campo magnético B (gerado pelo imã) no qual o condutor desta corrente é imerso, resulta numa força dF, que neste caso, atua no trecho dL do condutor e é dada por dF = I dL x B. Essa força que aparece no condutor é capaz de desequilibrar a haste a qual o imã está preso. O momento mecânico gerado por essa força pode ser compensado por um momento oposto resultante de uma massa colocada na haste. Através desse fenômeno podemos obter o campo magnético do imã utilizado.

Objetivo

Esse experimento tem como objetivo analisar a força magnética de um campo magnético uniforme sobre um segmento retilíneo de corrente.

Experimento

Os materiais utilizados foram: Balança LGN 310; 1 par de blocos polares retangulares; placas com espiras condutoras retangulares de: L=12.5mm, n=1; L=25mm, n=1; L=50mm, n=1. Um núcleo de ferro em U, laminado; Barras de metal com tomadas; fonte universal; amperímetro 0-5 A DC; tripé para suporte de haste; haste de apoio, quadrado, L=1000m; uma barreira angular; e um cabo de 100mm preto, dois de 250 azul e vermelho, dois de 500mm azul e vermelho, dois de 1000mm azul e vermelho.

Estando as ligações prontas, pendurou-se a espira de 12,5mm no braço da balança e a equilibrou de modo que a seção horizontal do condutor ficasse perpendicular às linhas de campo.

Ajustou-se a balança e mediu a massa inicial das espiras. A massa inicial m_0 das espiras é determinada sem campo magnetico.O campo magnético é então inserido, e a massa m (aparentemente aumentada) é medida, a força magnética é igual à força obtida pela diferença entre as duas leituras de massas (m-m_0), que corresponde ao peso necessário para equilibrar a força magnética provocada pela corrente I.

m_0=32,35g

Posteriormente, para verificarmos a influência do campo de indução magnética produzido pelas fitas condutoras sem o imã permanente. Ligamos a fonte e variamos a tensão e observamos que não houve variação de equilíbrio da balança quando variamos a corrente até 5A.

Agora já com o imã, realizamos a mesma variação da corrente, 5A, e observamos que a balança variou, obtendo equilíbrio à 33,20g.

Posteriormente invertemos os polos e a balança atingiu o equilíbrio à 0A em 32,30g. Já aumentando a corrente para 5 A, o equilíbrio deu-se à 31,41g.

Variou-se a corrente no condutor em intervalos de intervalos de 0,5A, utilizando o ajuste da fonte de corrente. Obtemos, assim os dados que compuseram o gráfico abaixo:

Variou-se agora o comprimento do fio, uma vez que trocamos as placas de circuito impresso. Obtivemos o seguinte gráfico com o fio de 25mm:

E o seguinte gráfico com o fio de 50 mm: