Relatório De Física II E - Lei De Lorentz

OBJETIVO

Estudar o funcionamento da balança de corrente, determinando os parâmetros que influenciam na força sobre o braço na balança. Aplicar os conceitos envolvidos na Força de Lorentz para calcular a indução magnética.

INTRODUÇÃO

O relatório a seguir aborda a Lei de Lorentz através do experimento do Braço de corrente. Onde um condutor (espira de comprimento L = 12.5mm) é deixado entre os pólos de um imã, em formato de U, ou seja, entre o campo magnético do imã. Quando se injeta uma corrente I no condutor, as cargas da corrente sofrem influência da força de Lorentz que é dada pela equação:

Onde q é o valor das cargas elétricas, v é a velocidade das cargas que atravessam o condutor e B é o campo magnético do imã, ao qual o condutor está sendo influenciado. Mas pelo fato do campo magnético B ser perpendicular à velocidade das cargas, pode-se escrever o módulo da força que passa pelo condutor como:

Como há várias cargas atravessando o condutor e cada força aplicada a uma carga gera apenas uma pequena parte da força elétrica total, logo a Força total, no caso da corrente, que são elétrons, pode-se escrever a equação como:

Onde N é o numero total de cargas (elétrons), e é a carga elementar, para os elétrons. Entretanto, ainda se pode escrever os parâmetros das cargas em função da corrente e do condutor. Onde:

Sendo L o comprimento do condutor e i a corrente que passa pelo condutor. Substituindo na equação da força:

Como se pode ver na equação da força, a força está em função de i e de B, que são grandezas vetoriais, corrente e campo magnético do imã, respectivamente. Logo o produto interno entre os dois vetores, gera um novo vetor, que é ortogonal para i e para B.

Figura 1 – Representação Vetorial da Força elétrica.

Dependendo do sentido da corrente, mesmo que o campo continue no mesmo sentido, o sentido da força pode variar que é um caso, também abordado nos procedimentos a seguir.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Inicialmente, pegou-se o condutor, que na verdade, era uma placa e mediu-se a sua massa, que correspondeu a uma massa m = 37.9 gramas. A partir disso, montou-se o experimento da balança de corrente, onde se colocou o condutor entre os pólos de um imã em formato de U. Instalou-se a placa e em seus terminais havia dois cabos que eram ligados à fonte de tensão CC. Ligada a fonte em seguida respondeu-se às seguintes perguntas:

Aumente lentamente a corrente na espira (condutor) e observe o que ocorreu. A placa é puxada para cima ou para baixo?

R = A placa foi puxada para cima.

De acordo com a sua resposta, modifique as suas ligações para que a placa seja puxada para baixo ?

R= Trocou-se os terminais ligados à espira na fonte de tensão CC.

Em seguida, variou-se a corrente de 0.5 A a 5 A, de modo que na fonte de tensão desse um valor de tensão ao qual corresponderia ao valor da força medido na balança. A partir disso montaram-se a seguinte tabela.

corrente(i)

tensão(v)