Universidade Federal de Itajub´a - UNIFEI Instituto de F´ısica e Qu´ımica - IFQ
FIS413 - F´ısica Experimental III
Experiˆ
encia 5: Indu¸
c˜
ao eletromagn´
etica: Lei de Faraday e Lei de
Lenz
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Objetivos:
1. Verificar o efeito de indu¸c˜ao eletro-magn´etica (indu¸c˜ao de for¸ca eletromotriz induzida, f.e.m) pela varia¸c˜ao de fluxo magn´etico: f.e.m induzida pelo movi-mento relativo de um ´ım˜a e devido `a va-ria¸c˜ao de uma corrente com o tempo.
2. Determinar o sentido da corrente indu-zida usando a lei de Lenz.
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Material Utilizado:
• Fonte de tens˜ao/corrente cont´ınua
• 2 Mult´ımetros
• Transformador variador de tens˜ao
• Galvanˆometro
• Resistor (22 Ω) e chave
• ´Im˜a
• Bobinas de 400, 600, 1200, 1600 e 20000
espiras
• N´ucleos de ferro de v´arias formatos
• Pe¸cas de alum´ınio em diversos formatos e
tamanhos
• An´eis de alum´ınio
• Suporte para anel com fio isolante
• Pˆendulo, sapatas, suportes, cabos e placa
de conex˜ao
• Cronˆometro
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Procedimento experimental
3.1 For¸ca eletromotriz induzida
de-vida ao movimento de um ´ım˜a
1. Ligue, usando cabos, a bobina de 1600 es-piras ao galvanˆometro e mantenha-os longe um do outro.
2. Aproxime e afaste o ´ım˜a da bobina e anote o que acontece no galvanˆometro.
3. Repita o procedimento acima com os p´olos do ´ım˜a invertidos e anote o que acontece no galvanˆometro.
3.2 For¸ca eletromotriz induzida
de-vida `a varia¸c˜ao da corrente
el´etrica.
1. Ligue em s´erie o resistor, a chave e a bo-bina de 400 espiras (circuito prim´ario).
1Sugest˜oes e ou corre¸c˜oes: e-mail: adhimarflavio@unifei.edu.br 2https://sites.google.com/site/adhimarflavio/fis413
2. Ligue a bobina de 1600 espiras ao volt´ımetro de corrente cont´ınua e acople-a magneticamente a outra bobina (circuito secund´ario). Utilize para isso um n´ucleo de ferro em forma de U.
3. Aplique uma tens˜ao de 20 V c.c. ao prim´ario, feche a chave e observe o volt´ımetro. Abra a chave e observe no-vamente.
4. Substitua a bobina de 1600 espiras pela de 20000 espiras. Repita o item anterior e observe as semelhan¸cas e as diferen¸cas que ocorrem. Anote tudo que observou.
5. Troque novamente a bobina do se-cund´ario pela de 1600 espiras. Mude a alimenta¸c˜ao do prim´ario para 12 V c.a. e troque o volt´ımetro pelo de corrente alter-nada. Ligue a chave e anote o que acon-tece.
3.3 Lei de Lenz
1. Coloque o ´ım˜a pr´oximo ao anel de alum´ınio e verifique se ele ´e ou n˜ao atra´ıdo por esse ´ım˜a.
2. Introduza dois n´ucleos de ferro na bobina de 600 espiras e ponha o conjunto na ho-rizontal. Passe pelo n´ucleo de ferro o anel de alum´ınio suspenso pelo fio isolante de modo que ele n˜ao toque no n´ucleo e fique a cerca de 0,5 cm da bobina.
3. Aplique a bobina uma d.d.p. de 20 V c.c. utilizando a chave.
4. Com o anel em repouso, ligue a chave e anote o que ocorre com ele.
5. Ponha o anel novamente em repouso e desligue a chave. Observe e anote o que
ocorre.
3.4 Anel de Thompson.
1. Introduza dois n´ucleos de forro na bobina de 1200 espiras, de modo que eles fiquem na vertical. Passe pelo n´ucleo o anel de alum´ınio.
2. Ligue o conjunto `a rede (110 V c.a) utili-zando uma chave. Anote o que acontece ao anel.
3. Repita a experiˆencia utilizando somente as 600 espiras superiores da bobina.
4. Com a chave ligada, segure o anel com a m˜ao, de modo a mantˆe-lo acima da bo-bina, mas atravessado pelo n´ucleo. Ob-serve e anote o que ocorre com sua tem-peratura.
3.5 Correntes de Foucault:
Frena-gem eletromagn´etica.
1. Introduza duas bobinas de 1200 espi-ras nos n´ucleos em forma de U, como mostra a figura. Sobre ele coloque as duas sapatas. Aplique ao conjunto uma d.d.p. de 22 V c.c. atrav´es da chave.
2. Ponha uma das pe¸cas de alum´ınio no pˆendulo de modo que ele possa oscilar li-vremente entre as sapatas.
3. Fa¸ca-o oscilar com a chave ligada e fa¸ca uma estimativa de tempo de frenagem.
4. Repita os itens 2 e 3 para as outras pe¸cas de alum´ınio. Se achar necess´ario mude a tens˜ao para obter melhor estimativa do tempo.
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Relat´
orio
1. Descreva o que foi feito na experiˆencia. Discuta o efeito de indu¸c˜ao eletro-magn´etica obtido nas Se¸c˜oes 3.1 e 3.2.
2. Explique como aplicou as leis de Faraday e de Lenz para as Se¸c˜oes 3.3, 3.4 e 3.5. Em particular, explique porque sendo o alum´ınio um material n˜ao-magn´etico ele comportou-se com um ´ım˜a nas ex-periˆencias realizadas nas Se¸c˜oes 3.3 e 3.4.
3. Apresente a tabela (com a respectiva legenda) para os tempos estimados na Se¸c˜ao 3.5, contendo as caracter´ısticas das pe¸cas.
4. Coment´arios e conclus˜oes.
5. O relat´orio deve conter: Introdu¸c˜ao, metodologia, resultados, conclus˜oes e referˆencias. E muito importante´ realizar a propaga¸c˜ao de incertezas. C´opias ser˜ao avaliadas com nota zero!
