Prévia do material em texto
UNIBH FORÇA MAGNÉTICA ENTRE DOIS FIOS PARALELOS Nomes/RA: Rayelen Nunes, RA:120114118 Jordânia Passos,RA:120115689 Belo Horizonte/2021 2 Introdução: Cargas elétricas em movimento produzem campos magnéticos que mudam o espaço em sua volta e permitem a possibilidade de interações dessa natureza. Por outro lado, se uma carga elétrica se desloca numa região de atuação de um campo magnético, ela sofrerá a ação de uma Força Magnética cuja intensidade é dada por: 𝑭𝑴 = |𝒒|. 𝒗. 𝑩. 𝒔𝒆𝒏𝜽 “q (C) é o módulo da quantidade de carga, v (m/s) é a velocidade da carga, B (T) é a intensidade do campo magnético e θ (rad) é o ângulo formado entre os vetores de v e B”. Para determinarmos a direção e o sentido dessa força, uma vez que a mesma é uma grandeza vetorial, devemos usar a regra da mão direita. 𝑭𝑴 = 𝑩.𝒊.𝒍. 𝒔𝒆𝒏𝜽 “i (A) é intensidade da corrente elétrica, l (m) é o comprimento do condutor retilíneo, B (T) é a intensidade do campo magnético e θ (rad) é o ângulo formado entre o fio e o vetor de B”. Para determinarmos a direção e o sentido dessa força, uma vez que a mesma é uma grandeza vetorial, devemos usar a regra da mão direita. No caso de um fio condutor de comprimento l, percorrido por uma corrente elétrica i, o Campo Magnético B, num ponto situado a uma distância d, perpendicular ao eixo do fio, terá intensidade dada por: 𝑩 = 𝝁.𝒊 𝟐.𝝅. 𝒅 “µ (T.m/A) é a permeabilidade magnética do meio”. Feitas as devidas colocações, estamos aptos para analisar o caso da Força Magnética entre dois fios paralelos, quando eles são atravessados por correntes elétricas. 3 1.1 Correntes iguais nas fontes com valores abaixo da proposta no exemplo. AJUSTANDO A CORRENTE Corrente: 1,5 A Força magnética12: 1.89E-7N Força magnética21: 1.89E-7N Ajustamos as correntes iguais para as duas fontes e inspecionamos para visualizar o campo magnético e o percurso da corrente. Assim visualizamos no computador a força magnética criada. 4 INVERTENDO A POLARIDADE Corrente: 1,5 A Força magnética12: 1.89E-7N Força magnética21: 1.89E-7N Invertemos a polaridade dos fios pela fonte de corrente no modo inspecionado. Assim visualizamos também no computador a força magnética criada. 5 VARIANDO O COMPRIMENTO DOS FIOS Corrente: 1,5 A Força magnética12: 2.23E-7N Força magnética21: 2.23E-7N Comprimento: 280mm Assim visualizamos também no computador a força magnética. Medimos com a régua metálica o novo comprimento e visualizamos de perto a medida. O modo inspecionar foi retirado e variamos o comprimento dos fios pelo suporte esquerdo. 6 VARIANDO A DISTÂNCIA ENTRE OS FIOS Corrente: 1,5 A Força magnética12: 2.49E-7N Força magnética21: 2.49E-7N Distância: 400mm Variamos também a distância dos fios pelo suporte esquerdo. Medimos com a régua metálica a nova distância e visualizamos de perto a medida. Assim visualizamos também no computador a força magnética. Repetimos todos os procedimentos em valores de correntes diferentes para o experimento 1.2 e 1.3 8 1.2 Utilizando correntes iguais nas fontes com, valores acima da proposta no exemplo. AJUSTANDO A CORRENTE Corrente: 3,0 A Força magnética12: 7.55E-7N Força magnética21: 7.55E-7N INVERTENDO A POLARIDADE: Corrente: 3,0 A Força magnética12 : 7.55E-7N Força magnética21 : 7.55E-7N 9 VARIANDO O COMPRIMENTO DOS FIOS: Corrente: 3,0 A Força magnética12:9.32E-7N Força magnética21 :9.32E-7N Comprimento:290mm VARIANDO A DISTÂNCIA ENTRE OS FIOS: Corrente:3 A Força magnética12: 9.99E-7N Força magnética21: 9.99E-7N Distância:425 mm 10 1.3 Utilizando correntes diferentes entre as duas fontes, com valores que não sejam iguais aos da proposta no exemplo. AJUSTANDO A CORRENTE Corrente suporte esquerdo: 2,5 A Suporte direito:3,5A Força12: 7.34E-7N Força21: 7.34E-7N INVERTENDO A POLARIDADE Corrente suporte esquerdo: 2,5 A Suporte direito:3,5A Força12 : 7.34E-7N Força21: 7.34E-7N 11 VARIANDO O COMPRIMENTO DOS FIOS: Suporte esquerdo: 2,5 A Suporte direito:3,5A Força12: 8.60E-7N Forças21: 8.60E-7N Comprimento: 280 mm VARIANDO A DISTÂNCIA ENTRE OS FIOS Corrente suporte esquerdo: 2,5 A Suporte direito:3,5A Força12:9.22E-7N Forças21:9.22E-7N Distância: 425mm 12 Perguntas 1. Quais são os parâmetros observados no ensaio que afetam a força magnética entre dois fios paralelos? 2. Mantendo os demais parâmetros constantes e variando apenas a distância (d) entre os fios paralelos, construa um gráfico entre a força magnética e a distância entre os condutores. De acordo com o gráfico, qual a relação entre os parâmetros analisados? Essa relação pode ser verificada pelas equações estudadas? Justifique. 3. Mantendo os demais parâmetros constantes e variando apenas o comprimento (l) dos fios, construa um gráfico entre a força magnética e o comprimento dos condutores. De acordo com o gráfico, qual a relação entre os parâmetros analisados? Essa relação pode ser verificada pelas equações estudadas? Justifique. 4. Ao inverter a polaridade de um dos circuitos analisados, o que ocorre com a força magnética entre os dois fios paralelos? Justifique o comportamento observado 5. Como a intensidade da corrente que percorre o condutor 2 (circuito da direita) afeta a força magnética sobre o condutor 1 (circuito da esquerda)? 6. Analise como a corrente que percorre cada um dos condutores influencia o valor da força magnética entre dois fios paralelos e estabeleça qual a relação entre esses parâmetros. O sentido da corrente influencia na intensidade da força magnética? Justifique 13 Respostas 1- Altera o valor da força magnética: Variando o valor da corrente passada nos fios a força nele altera como mostrado nos exemplos 1.1 e 1.2( Página 3 e 8); Ao variar a distância entre os fios muda o valor da força; ao variar o comprimento dos fios o valor da força é afetada como mostrado nas páginas 5 e 6. 2- Quanto maior a distância entre os fios menor é a força magnética que atua entre eles sendo assim, quanto menor a distância maior vai ficando a força, como mostrado na página 6, 9 e 11. A fórmula campo magnético de divisão por 2𝝅.distância, significa que é inversamente proporcional a distância de fios. Fórmula que comprova B= μ.i__ . 2.π.d Fm(N) 8.44E-7 7.34E-7 395 445 D(mm) 14 3- Quanto maior o comprimento entre os fios maior é a força magnética que atua entre eles, sendo assim, quanto menor mais fraca, como mostrado na página 5, 9 e 11. A formula da força magnética de multiplicação por comprimento.𝒔𝒆𝒏𝜽, significa que é diretamente proporcional ao comprimento dos fios. Fórmula que comprova FM = B.i.l. sen0 . Fm(N) 2.23E6 1.18E6 300 350 L(mm) 4- Não altera seu valor, mas muda a direção e sentido da corrente pela regra da mão direita e do tapa, como observado na página 3 e 4 deste slide. 5- A força magnética terá a mesma intensidade nos dois condutores, com isso a corrente do fio 1 será diretamente proporcional com a corrente do fio 2. 15 6- Um fio que possui corrente percorrendo tem a presença do campo magnético, desta forma tem a força magnética atuante proporcionais; Variando o valor da corrente passada nos fios a força magnética nele altera como mostrado nos exemplos 1.1 e 1.2( Página 3 e 8); O sentido das correntes não altera o valor da força, pois o valor da corrente permanece o mesmo, como observado na página 3 e 4.