Relatório Experimental de Física: Balança de Corrente, Provas de Engenharia Civil

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Universidade Federal da Bahia Instituto de F´ısica Departamento de F´ısica do Estado S´olido FIS123 - F´ısica Geral e Experimental III-E / Laborat´orio Turma: T07/P13 Data: 03/10/2012 Professor: Marcus Bity Alunos: Ana Tereza Andrade Borba (Eng. El´etrica) Dhene Arlis O. C. da Silva (Eng. Computa¸c˜ao) Franklin Lima Santos (Eng. El´etrica) Isadora Lopes Queiroz (Eng. El´etrica)

Relat´orio Experimental no. 10 - Balan¸ca de corrente

1.1 Introdu¸c˜ao

Este relat´orio apresentar´a de forma clara e objetiva o experimento com o objetivo de estudar a intera¸c˜ao entre um campo magn´etico de um ´ım˜a permanente e um campo produzido por um fio percorrido por uma corrente, al´em de determinar, atrav´es dos dados coletados, a intensidade da for¸ca magn´etica e o campo magn´etico m´edio.

1.1.1 Material utilizado

Quantidade Descri¸c˜ao 1 Balan¸ca com p´es niveladores e n´ıvel de bolha 1 Fonte de tens˜ao cont´ınua 1 ´Im˜a em formato de U 1 Placa de circuito impresso com trilha condutora 1 Base, haste e suporte de liga¸c˜ao 1 Cordoalha flex´ıvel (fita) e condutora Tabela 1: Material utilizado

1.2 Objetivos

1. Estudar a intera¸c˜ao entre o campo de indu¸c˜ao magn´etica produzido por um ´ım˜a perma- nente e a corrente el´etrica em um fio.

1.3 Parte I – Observa¸c˜oes experimentais com ´ıma natural

Montou-se o aparato ilustrado na Figura 1 e realizou-se as medidas de massa para placas de diversos tamanhos.

I (A) m (g) m 0 − m (g) Fm (mN )

Para a placa lg = 25, 0 mm e n = 1, cuja massa ´e m 0 = 68, 74 g, obteve-se os dados mostrados na Tabela 4. Para a placa lg = 12, 5 mm e n = 1, cuja massa ´e m 0 = 69, 35 g, obteve-se os dados mostrados na Tabela 5.

• 0,5 76,05 0,37 3,
• 1,0 75,80 0,62 6,
• 1,5 75,39 1,03 10,
• 2,0 75,00 1,42 13,
• 2,5 74,54 1,88 18,
• 3,0 74,17 2,25 22,
• 3,5 73,75 2,67 26,
• 4,0 73,52 2,90 28,
• Tabela 3: Medidas utilizando a placa de 50, 0 mm e n =
  • 0,5 68,62 0,12 1, I (A) m (g) m 0 − m (g) Fm (mN )
  • 1,0 68,53 0,21 2,
  • 1,5 68,41 0,33 3,
  • 2,0 68,30 0,44 4,
  • 2,5 68,22 0,52 5,
  • 3,0 68,12 0,62 6,
  • 3,5 68,02 0,72 7,
  • 4,0 67,91 0,83 8,
• Tabela 4: Medidas utilizando a placa de 25, 0 mm e n =
  • 0,5 69,31 0,04 0, I (A) m (g) m 0 − m (g) Fm (mN )
  • 1,0 69,26 0,09 0,
  • 1,5 69,20 0,15 1,
  • 2,0 69,14 0,21 2,
  • 2,5 69,10 0,25 2,
  • 3,0 69,03 0,32 3,
  • 3,5 69,02 0,33 3,
  • 4,0 69,02 0,33 3,
• Tabela 5: Medidas utilizando a placa de 12, 5 mm e n =

O gr´afico de Fm versus I pode ser visto abaixo para todas as placas.

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.

5

10

15

20

25

30

Corrente I (A)

Força Magnética Fm (mN)

Dados experimentais lp = 12,5mm, n = 1 Aproximação linear Dados experimentais lm = 25mm, n = 1 Aproximação linear Dados experimentais lg = 50mm, n = 2 Aproximação linear Dados experimentais lg = 50mm, n = 1 Aproximação linear

Figura 2: Gr´afico de Fm vs I para todas as placas

As curvas tra¸cadas est˜ao de acordo com a teoria, pois todas comprovam o fato de que a forma diminui de acordo com a diminui¸c˜ao da ´area pelo qual ir´a transpassar as linhas de campo magn´etico, em que se compara os valores da for¸ca magn´etica para comprimentos de fio diferentes e, consequentemente, ´areas diferentes.

Com rela¸c˜ao `a compara¸c˜ao dos valores para o mesmo comprimento e n´umero de espiras diferentes, o resultado continua v´alido, pois comprova-se o fato do aumento do valor da for¸ca magn´etica e, consequentemente, do campo. Assim como demonstra a equa¸c˜ao abaixo:

Fm = n · B · i · l · senθ (1.4)

onde: B ´e campo de indu¸c˜ao magn´etica, n ´e o n´umero de espiras, i ´e a corrente el´etrica que atravessa o condutor, l ´e o comprimento da placa.

Determina¸c˜ao do Campo Magn´etico E poss´^ ´ ıvel determinar o valor do campo magn´etico do ´ım˜a permanente com os dados colhidos. Sabendo-se que:

Fm = n · B · i · l · senθ (1.5)

O gr´afico Fm versus l ´e mostrado abaixo.

15 20 25 30 35 40 45 50

4

6

8

10

12

14

16

Comprimento l (mm)

Força Magnética Fm (mN)

Dados experimentais Aproximação linear

Figura 3: Gr´afico de Fm vs l para todas as placas

E poss´´ ıvel mostrar a rela¸c˜ao linear entre as grandezas, o que comprova a teoria, pois:

Fm = n · B · i · l · senθ (1.11)

E uma rela¸´ c˜ao linear para B, n, i e θ constantes.

1.4 Conclus˜ao

Ap´os a realiza¸c˜ao destes procedimentos experimentais, alcan¸camos os objetivos inicialmente estabelecidos. Pudemos aplicar os conhecimentos de eletromagnetismo aprendidos nas aulas te´oricas e que foram fundamentais para a realiza¸c˜ao do experimento. Utilizando m´etodos anal´ıticos e num´ericos, com aux´ılio do software MATLAB, pudemos tra¸car gr´aficos que compro- varam a teoria.

AP ˆENDICE A -- Folha de dados

Neste anexo ´e poss´ıvel encontrar a folha de dados preenchida.