Balança De Correntes

Objetivo

Encontrar o campo magnético de um imã através da utilização de uma balança de corrente.

Material Utilizado

• Reostato;

• Fonte variável;

• Um peso (cavalete);

• Balança de corrente;

• Projetor;

• Papel milimetrado.

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 F, que neste caso, atua no trecho L do condutor e é dada por |F|= |I 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.

Figura 1. Balança de Corrente

Procedimentos

Monta-se o circuito conforme a figura abaixo:

Onde:

E: Fonte;

R: Reostato;

A: Amperímetro

Após montado o circuito deve-se deixar a balança de corrente em equilíbrio, neste caso utilizamos uma fonte de luz, na qual era direcionada a um espelho acoplado a balança que refletia a luz em um papel milimetrado, após ser colocado em equilíbrio anotamos no papel milimetrado a posição de equilíbrio da balança, para assim podermos ajustar sua posição ao decorrer do experimento.

Uma vez colocado em equilíbrio e anotado sua posição inicial, deve ligar a fonte afim de que uma corrente passe pela balança. Uma vez feito isso, devemos adicionar o peso em posições diferente e ajustar a corrente para cada posição, afim de que a balança volte a ficar em equilíbrio.

Na figura abaixo temos uma cota x, que é a distância do peso (cavalete), e m indica o cavalete.

Neste experimento o cavalete foi ajustado para dez posições diferentes, e para cada uma das posições a balança foi colocada em equilíbrio a anotados os valores da corrente, sendo possível assim a construção de uma tabela de dados.

Tabela de Dados e Fórmulas

Na tabela abaixo temos os valores da corrente em que a balança permanece em equilíbrio, para cada posição do peso.

Medida Corrente (mA) Distância do peso (mm)

1 60 Sem peso

2 280 10

3 380 20

4 450 30

5 510 40

6 590 50

7 650 60

8 710 70

9 800 80

10 850 90

11 910 100

12 1000 110

Com os dados acima foi construído um gráfico de I x X, onde I é a corrente que passa pelo braço da balança e X é a posição em que o peso foi colocado no braço da balança.

Através da análise do gráfico (Anexo I) conseguimos encontrar o valor do coeficiente angular da reta que nos permitirá encontrar o valor real do braço (L) da balança.

Abaixo temos as seguintes relações:

(1).

Onde:

L: comprimento do braço da balança a partir do eixo de rotação;

l: comprimento do braço a partir da primeira divisão da balança;

s: comprimento do eixo de rotação até a primeira marcação

(2).

Onde:

i: corrente que circula pela balança;

m: massa do cavalete;

B: módulo do campo magnético do imã permanente;

z: comprimento do imã;

L: comprimento do braço da balança;

Sabemos que o coeficiente angular do gráfico equivale a relação , que está contida em (2), assim utilizando deste conhecimento, podemos calcular o valor de s utilizando (2).

(3).