UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
FACULDADE DE CIÊNCIAS
CURSO DE LICENCIATURA EM MATEMÁTICA 2018
FREIO MAGNÉTICO
10/12/2019
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Experimento Freio Magnético cujo objetivo é: Observar os efeitos da corrente de Foucault Possibilitar o uso de ferramentas de análise de dados
Tipologia: Trabalhos
2021
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
FACULDADE DE CIÊNCIAS
CURSO DE LICENCIATURA EM MATEMÁTICA 2018
FREIO MAGNÉTICO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SALINÓPOLIS
LABORATÓRIO DE FÍSICA BÁSICA III – LICENCIATURA EM MATEMÁTICA
FREIO MAGNÉTICO
Objetivo
Observar os efeitos da corrente de Foucault Possibilitar o uso de ferramentas de análise de dados
Introdução teórica
A Lei da indução de Faraday, diz que o fluxo magnético (Φ) que atravessa uma espira gera na espira uma “força” eletromotriz (fem) induzida (corrente induzida).
𝒅𝛷 𝒅𝒕
A equação 1 é muito conhecida como lei de Faraday, apesar do trabalho de Faraday sobre o eletromagnetismo publicado em sua época não ter uma única equação. O fluxo magnético pode ter sua variação dada por um campo magnético variando no tempo, com espira fixa, ou uma espira variando no espaço com campo magnético constante.
Para o caso da espira móvel em um campo magnético constante. Se a espira se
desloca no campo com velocidade 𝒗⃗⃗ aparecerá, sobre os eletros livres da espira, uma
força de Lorentz para cada um deles, 𝑭⃗⃗ = −𝒆𝒗⃗⃗𝒙𝑩⃗⃗. Nesse caso trata-se de uma força não
eletrostática, mas podemos associar um campo elétrico equivalente, 𝑭⃗⃗ = −𝒆𝑬⃗⃗ , e com isso
a força de Lorentz ao longo da espira é 𝜀 = −
𝑑𝛷 𝑑𝑡
= ∮(𝒗⃗ 𝒙𝑩⃗⃗ )𝒅𝒍⃗⃗⃗ é fácil demonstrar que
𝑑𝛷 𝑑𝑡
Para o caso da espira fixa e campo magnético variando no tempo, podemos facilmente deduzir
𝜕𝑩⃗⃗ 𝜕𝑡 (3)
Exercício
- Quais dos tubos são feitos de substâncias ferromagnética, diamagnética e paramagnética? Resposta: Alumínio: Paramagnéticos Plástico: Diamagnético Metal: Ferromagnético
- Houve diferença no tempo de queda do ímã no interior de cada tubo? Explique sucintamente o motivo. Resposta: Sim, pois em materiais paramagnéticos ou diamagnéticos o imã será freado devido às correntes induzidas no tubo. Como a corrente elétrica tem um campo magnético próprio, os dois campos se opõem e isso diminui a velocidade da queda do imã.
- Quais são as forças que atuam no movimento do ímã no interior dos tubos? Justifique sua resposta com base nos dados experimentais. Resposta: Temos a Lei de Lenz que afirma que o fluxo do campo magnético devido à corrente induzida opõe-se a variação no fluxo que causa a corrente induzida. E os efeitos dessa lei se pôde observar no experimento realizado.
- Usando as leis de Newton, faça um esquema das forças que atuaram no movimento do ímã no interior do tubo. Resposta:
Procedimento 2
- Coloque um dos pêndulos no equipamento conforme figura 1.
- Faça o pêndulo oscilar.
- Ponha os ímãs no suporte em ‘u’ de forma que as faces com pólos diferentes estejam voltadas para interior do suporte.
- Repita o procedimento 2, agora fazendo o pêndulo passar entre os ímãs.
- Realize o procedimento 4 para cada pêndulo. Observe o que ocorre. Exercício
- Descreva o que ocorre com cada pêndulo. Resposta: Quando os corpos de prova estão sem o campo magnético, a ação magnética é menor, logo o corpo não ficou sujeito a um “freio magnético” interno, diferente de onde existe o imã (campo magnético).
- Porque o efeito é diferente em cada um dos pêndulos? Resposta: Pois no pente a área maciça é menor, o que faz a indução eletromagnética ser menos intensa. Já com a grelha, a área é maior o que faz a
Ferromagnéticos
Diamagnéticos ou paramagnéticos
indução ser mais intensa. No caso da chapa, a área atinge um valor máximo levando o corpo a estar sujeito á ação de um freio magnético muito mais intenso.
CONCLUSÃO
Através do experimento foi possível observar a ação que um imã sofre ao ser abandonado em tubos feitos de substância paramagnética, diamagnética e ferromagnética, e, com isso, observamos a Lei de Lenz. Além disso, também podemos ver a ação magnética nos corpos de prova em um pêndulo quando está ou não sujeito a um campo magnético.