Baixe relatorio 9 fisica xx - UFF e outras Provas em PDF para Física, somente na Docsity! UFF - Universidade Federal Fluminense Instituto de Física Laboratório de Física XX Laboratório 9 – Campo Magnético Produzido por Corrente Elétrica Data: Turma: Professor: Alunos: O experimento teve como objetivo comparar o valor do campo magnético produzido por uma bobina com o valor obtido a partir da aplicação da teoria, verificar a proporcionalidade do campo magnético e da corrente elétrica que o produz, e determinar a valor do campo magnético da Terra em Niterói. Introdução Teórica Um campo magnético é gerado por influência de cargas elétricas em movimento e ímãs permanentes. Pode-se afirmar que as ligações químicas são produtos de desequilíbrios nos campos magnéticos, e não elétricos. O campo magnético terrestre assemelha-se a um dipolo magnético com seus pólos próximos aos pólos geográficos da Terra. Uma linha imaginária traçada entre os pólos sul e norte magnéticos apresenta uma inclinação de aproximadamente 11,3º relativa ao eixo de rotação da Terra. Um campo magnético, genericamente, se estende infinitamente e vai se tornando mais fraco com o aumento da distância da sua fonte. Como o efeito do campo magnético terrestre se estende por várias dezenas de milhares de quilómetros no espaço ele é chamado de magnetosfera. O valor aproximado do campo magnético da Terra é de 2,4 x 10-5 T. O Teslametro é um medidor de campo magnético que usa o princípio do Efeito Hall, ele converte a diferença de potencial nos extremos da sonda em valor de campo magnético na unidade mT (10-3 T). • Metodologia Utilizada no Experimento Material utilizado: par de bobinas de Helmholtz, Sonda Hall para medir campos magnéticos, multímetro digital, fonte CC, bússola de bolso e fios para fazer os contatos elétricos. Exemplos de Cálculos - Cálculo do Campo Magnético (Bteor): Para o cálculo do valor do campo magnético teórico Bteor no centro da configuração, ou seja, entre as bobinas, vamos utilizar a equação: . Temos os seguintes valores: = 4π x10-7 T.m/A (permeabilidade do vácuo) N= 154 (n° de espiras circulares) i= (2,00 ± 0,01)A R= (20,0 ± 0,1)cm Valores medidos z= (10,0 ± 0,1)cm Neste cálculo os valores de R e z foram convertidos para metro. Então o valor para o campo magnético teórico é de Bteor= 1,38 mT. O valor de Bteor e seu respectivo erro estimado, que está detalhado na Análise de Erros, foram anotados na Tabela 1. - Cálculo do Campo Magnético da Terra (BT(teor)): Sabemos que do gráfico tan θ x i, podemos obter o coeficiente angular da reta que é igual a tan γ= tan θ/i. Mas sabemos que: Consultando o gráfico tan θ x i, podemos obter o valor de tan γ: Com o valor da tan γ podemos encontrar o valor de BT(teor), BT(teor)= 1,38 x10-5 T. O valor de BT(teor) e sua incerteza estão registrados na Tabela 1. Este valor faz referência a componente horizontal do campo da Terra e devemos comparar com o valor tabelado BH= BT.cos 30°, onde BT= 2,4 x10-5 T. Análise de Erros - Erros Sistemáticos • Teslametro: erro estimado de ± 0,01 mT. • Régua: erro estimado de ± 0,1 cm. - Erros Aleatórios Entre os erros aleatórios podemos citar o fato de que ao fazermos a leitura da graduação dos ângulos da bússola não estarmos posicionado de maneira correta em relação a esta, o que pode ter causado erros de leitura. Podemos citar também a dificuldade em estabilizar o teslametro, apesar de o aparelho possuir o ajuste fino. - Propagação de Erros Para o cálculo do campo magnético B utilizamos dados como corrente (i), raio da bobina (R) e a metade da distância entre as bobina (z). Estes dados possuem incertezas provenientes dos aparelhos de medição utilizados, que neste experimento foram a régua e teslametro. Logo devemos calcular o erro esperado para Bteor, Δ(Bteor), como sendo: Sabemos pela Tabela 1, que: i= (2,00 ± 0,01) A R= (20,0 ± 0,1) cm; substituindo esses valores na equação, obtemos: Δ(Bteor)= 0,02 mT. z= (10,0 ± 0,1) cm Para o cálculo do campo magnético da Terra (BT(teor)) utilizamos medidas como o raio (R) e distância entre as bobina (2z). Já sabemos que estes dados possuem incertezas provenientes dos instrumentos de medidas (teslametro e régua). Logo devemos calcular o erro esperado para BT(teor) (Δ(BT(teor))). Substituindo os valores obtemos: Δ(BT(teor))= 0,02x10-5 T. Gráfico Questões - Realize os procedimentos abaixo e descreva o que você observa. 1- Mova o sensor em torno do centro da configuração numa região de aproximadamente 10 cm. Ao afastar o sensor do centro da configuração das bobinas observamos uma diminuição do campo magnético e que ele é máximo no centro da configuração. 2- Mova o sensor na vertical até sair da região das bobinas. O módulo do campo magnético diminui até inverter o seu sentido. 3- Mova o sensor ao longo do eixo de simetria das bobinas até sair da região. O valor do campo magnético é nulo fora da configuração, quando o sensor entre na região das bobinas cresce conforme nos aproximamos do centro, atinge o valor máximo no centro da configuração e decresce conforme nos afastamos dele. 4- Diminua a tensão da fonte até zerá-la. Inverta a ligação de uma das bobinas e depois, gradualmente, aumente novamente a tensão da fonte até que a corrente seja de 2,0A. Meça o campo magnético nesta nova configuração. O módulo do campo magnético é nulo em todas as direções entre as espiras. Como se inverteu o sentido de uma das correntes nas espiras, o campo magnético gerado por uma das espiras é anulado pelo campo da outra.