Universidade Federal de Itajub´a - UNIFEI Instituto de F´ısica e Qu´ımica - IFQ
FIS413 - F´ısica Experimental III
Experiˆ
encia 4: Fenˆ
omenos magn´
eticos e corrente el´
etrica. Lei de
Amp`
ere
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Objetivos:
1. Descrever campos magn´eticos produzidos por ´ım˜as e correntes el´etricas.
2. Verificar o efeito de uma corrente el´etrica sobre uma agulha imantada.
3. Investigar a dependˆencia do campo magn´etico com a corrente e com a distˆancia ao fio percorrido pela corrente.
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Material Utilizado:
• Fonte de tens˜ao/corrente cont´ınua (0 a
5 A)
• Amper´ımetro
• 2 ´Im˜as cil´ındricos de 100 mm com
prote-tores
• 1 ´Im˜a retangular
• B´ussola (agulha imantada)
• 2 Espiras retangulares
• Limalha de ferro
• Fios de cobre/constantan
• Mesa projet´avel para espectros
magn´eticos
• 2 Placas de pl´astico
• Trena/r´egua
• Suportes
• Cabos de conex˜ao
• Garras jacar´e
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Procedimento experimental
3.1 Fenˆomenos magn´eticos
3.1.1 Linhas de campo magn´etico ge-rado por ´ım˜as.
1. Coloque um ´ım˜a verticalmente so-bre a mesa projet´avel para espectros magn´eticos. Bata levemente para melhor visualizar a figura formada.
2. Coloque outro ´ım˜a cil´ındrico sobre a mesa projet´avel para espectros magn´eticos a certa de 5 cm do primeiro, de modo que ambos fiquem com o mesmo polo para cima. Repita o procedimento anterior e observe a figura.
3. Fa¸ca o mesmo invertendo um dos ´ım˜as e observe a figura formada.
4. Retire os ´ım˜as cil´ındricos e coloque o ´ım˜a retangular sobre a mesa projet´avel para espectros magn´eticos e observe a figura formada.
1Sugest˜oes e ou corre¸c˜oes: e-mail: adhimarflavio@unifei.edu.br 2https://sites.google.com/site/adhimarflavio/fis413
3.1.2 Linhas de campo magn´etico ge-rado por correntes el´etricas. 1. Utilize a placa furada e fa¸ca passar pelo
furo a espira retangular, fixa no suporte. Pulverize limalhas de ferro sobre a placa e ligue a fonte de modo a fazer circular pela espira uma corrente de 4 A. observe a figura formada.
2. Ligue a segunda espira em s´erie com a pri-meira, fazendo-a passar plo segundo furo da placa, de modo que as correntes te-nham o mesmo sentido ao passar pelos furos. Observe a figura formada.
3. Inverta o sentido de uma das correntes e observe o que ocorre.
3.1.3 For¸ca entre condutores percorri-dos por corrente el´etrica
1. Retire as espiras das placas e coloque uma ao lado da outra afastadas cerca de 1,0 cm. Fa¸ca passar uma corrente de 4,0 A por ambas, de modo que no trecho mais pr´oximo elas sejam paralelas. Ob-serve e descreva o que ocorre com a espira m´ovel.
2. Inverta o sentido da corrente em uma de-las e repita a observa¸c˜ao.
3.2 Campo magn´etico gerado por
uma corrente el´etrica
3.2.1 Dependˆencia do campo com a cor-rente
1. Coloque a b´ussola sobre uma superf´ıcie horizontal e fa¸ca com que o norte coin-cida com o zero da escala.
2. Fa¸ca com que o fio de cobre passe a 1,0 cm acima da agulha da b´ussola e esteja ori-entada no sentido Norte-Sul.
3. Ligue o circuito de modo que uma cor-rente de 3,0 A percorra o fio no sentido Sul-Norte. Inverta o sentido da corrente e observe o que ocorre com a agulha.
4. Coma corrente circulando no sentido Norte-Sul, me¸ca o ˆangulo de deflex˜ao α
da agulha da b´ussola para correntes de 1,0 A; 2,0 A; 3,0 A e 4,0 A.
3.2.2 Dependˆencia do campo com a distˆancia
1. Com uma corrente igual a 3,0 A cir-culando no sentido Norte-Sul, me¸ca o ˆ
anguloαde deflex˜ao da agulha variando a altura do fio de modo que sua distˆancia `a agulha da b´ussola seja de 1,0 cm; 2,0 cm; 3,0 cm e 4,0 cm.
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Relat´
orio
1. Descreva e justifique qualitativamente o que foi observado na Se¸c˜ao 3.1 da ex-periˆencia.
2. Apresente as tabelas (com as respecti-vas legendas) para os dados obtidos na Se¸c˜ao 3.2 da experiˆencia.
3. Obtenha a rela¸c˜ao entre o ˆangulo de de-flex˜aoα, o campo magn´etico da TerraB~T
(componente horizontal) e o campoB~ cri-ado pela corrente no fio. Lembre-se que uma b´ussola se alinha segundo a dire¸c˜ao do campo magn´etico ao qual est´a sub-metido. Portanto, na ausˆencia de qual-quer outro campo, o alinhamento se d´a
com a dire¸c˜ao do campo magn´etico da Terra. No entanto, na presen¸ca do campo magn´etico criado pela corrente que per-corre o fio, a agulha da b´ussola ir´a se ori-entar segundo a dire¸c˜ao do campo resul-tante, B~R=B~T +B~.
4. Trace os gr´aficos de tanα versus a cor-renteI, para distˆancias ao fio fixas,ρ=d, e tanα versus a distˆancia ρ, para I fixa. Verifique se os resultados obtidos est˜ao de acordo com o que se poderia esperar da lei de Amp`ere. Explique.
5. A partir do gr´afico tanα versus I e do resultado te´orico obtido da lei de Amp`ere, para uma da distˆancia ρ, en-contre o componente horizontal do campo magn´etico da Terra no laborat´orio. (µ0 =
4π10−7N/A2)
6. 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!
