Campo Magnético da terra, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

Baixe Campo Magnético da terra e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Física, somente na Docsity! Campo Magnético da Terra José Lukas Montenegro Ferreira (20190039399) 09 de Dezembro de 2019 Física Experimental II - Departamento de Física, UFPB Abstract O presente trabalho propõe-se a determinar experimentalmente a com- ponente horizontal local do campo magnético terrestre através de dois conjuntos de dados cuja corrente elétrica é regulada por dois diferentes valores de resisência. Coletando-se os dados, é possível a montagem de grácos através dos quais tal componente do campo magnético é obtida. O resultado experimental é comparado com as previsões teóricas da lei de Biot-Savart para tal conguração e as conclusões são dispostas. 1 Introdução A ideia de algo como uma inuência magnética da terra é conhecida desde os tempos antigos. Os gregos observaram efeitos magnéticos e Empédocles inclu- sive sugeriu algo como um uido que emanava dos poros de um imã. Civilizações antigas (em especial os chineses) utilizavam-se de bússolas, cujo princípio pare- cia ser a atração de materiais magnéticos para o norte da terra (alguns inclusive acreditavam que era um efeito produzido pela estrela polar). O campo magnético da terra foi proposto primeiramente por William Gilbert, que conjecturou que a terra se comportava como um grande imã, e medido cor- retamente por Gauss no século XIX. Quanto ao que seria o campo magnético da terra em si, a teoria eletromagnética introduzida em especial pelos experimentos de Ørsted e Faraday e pela lei de Biot Savart e Ampere mostram que campos magnéticos são gerados por correntes elétricas, ou cargas elétricas em movi- mento. Imãs naturais como a magnetita tem propriedades magnéticas oriundas de correntes elétricas a nível atômico, processos explicados pela teoria quântica. No caso da terra, imaginava-se inicialmente que a causa do campo magnético da terra era que esta seria uma rocha que se comporta como um imã natural. Essa teoria contudo foi rejeitada e nos anos 40 Elsasser e Bullard propuseram que a real causa do campo magnético terrestre seria o movimento do líquido no interior do núcleo terrestre, composto principalmente de ferro, que era sabido 1 existir devido ao avanço dos métodos experimentais da sismologia. Essa teoria é a mais aceita atualmente. O efeito do campo magnético terrestre (BT ) sobre o imã de uma bússola é aquele de um campo magnético sob um dipolo magnético: ele gera uma força magnética que tende a alinhar o sentido do vetor dipolo com o vetor do campo magnético. Assim o norte do imã na bússola tenderá a se alinhar com o norte do BT . O BT é um vetor com componentes vertical e horizontal, porém para orientação de um imã somente a componente horizontal inuenciará. Em termos de intensidade, a distribuição do BT fará com que diferentes pontos da terra possuam diferentes intensidades deste campo, medida em Tesla (T). Se um outro campo magnético for introduzido localmente, próximo ao imã, este passará a se alinhar não mais com o BT , mas com a direção da soma vetorial do BT com o campo magnético introduzido BI , o campo magnético resultante BR. O que se propõe é utilizar este BI para descobrir a componente horizontal do BT . 2 Fundamentação Teórica De acordo com a lei de Biot Savart, um campo magnético gerado ao longo do eixo de uma bobina de raio R com N espiras, quando uma corrente elétrica I passa por estas, é dado por: B = µ0NI 2R (1) Onde µ0 = 4π.10 −7T.m/A.Se o eixo desta bobina é colocado de modo a criar um ângulo reto com o sentido da bússola enquanto o aparato está desligado (que é a direção da componente horizontal do BT ). Uma vez passando a corrente elétrica (e gerado o BI), o alinhamento da bússola com o o novo campo BR formará um ângulo θ com BT . Utilizando as relações trigonométricas necessárias, observa-se que BT = BRcosθ e BI = BRsenθ. Combinando estas duas expressões, chega-se ao resultado de que: BI BT = tanθ E assim sendo, tem-se por m BT descrito em termos de BI , que é: BT = BI tanθ (2) 3 Material Utilizado • Bobina composta de 154 espiras e de diâmetro médio de 39,10cm; • Uma bússola; • Potenciometro (resistor variável); 2