Fio Cria Campo Magnético

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    07-Jan-2017

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<p>Fio Cria Campo Magntico</p> <p>ObjetivoNeste experimento vamos mostrar que possvel criar um campo magntico com a eletricidade.ContextoQuando uma corrente eltrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um campo magntico. Este efeito foi verificado pela primeira vez por Hans Christian Orsted em abril de 1820. Ele observou que a agulha de uma bssola defletia de sua posio de equilbrio quando havia prximo a ela um fio condutor pelo qual passava uma corrente eltrica.Idia do ExperimentoSe fizermos fluir num fio condutor de eletricidade uma corrente eltrica, criaremos em torno deste fio um campo magntico. Para verificarmos se o campo magntico foi criado, basta aproximarmos este fio a uma bssola. O papel da bssola neste experimento o de um aparelho de teste, que vem confirmar a existncia ou no do campo magntico.Como sabemos, a agulha de uma bssola um pequeno m, e como todo m atrado ou repelido quando aproximado de outro m ou um campo magntico.Portanto, se o campo magntico foi criado no fio, ao aproxim-lo da bssola, sua agulha defletir da sua posio, sendo esta atrada ou repelida por este fio.Com as infomaes acima j possvel realizar este experimento e verificar que todo fio condutor, quando atravessado por uma corrente eltrica, cria em torno de si um campo magntico. Mas voc perceber que dependendo da posio do fio em relao agulha da bssola, ela girar para um lado ou para outro; ou se invertermos o sentido da corrente, ela inverter o sentido da deflexo.Caso as informaes acima forem suficientes para voc, passe para a leitura das Sees Tabela de Materiais e Procedimento de Montagem. Mas se voc quer saber mais sobre este efeito magntico, e saber porque ora a agulha deflete para um lado ora para outro, continue lendo esta seo. Daqui por diante daremos uma explicao mais detalhada do campo magntico gerado por um fio condutor.Um m no interage com cargas eltricas estacionrias. Mas quando estas cargas esto em movimento, surge uma interao entre o m e o fio que as conduz. Isso se d porque um fio condutor quando percorrido por uma corrente eltrica, gera em torno de s um campo magntico, de mesma natureza que daquele de um m natural.Um m, como a agulha da bssola, possui dois polos magnticos, norte e sul. Quando o campo magntico de dois ms naturais interagem, o polo sul de um m atraido pelo polo norte do outro e vice e versa. Da mesma forma, polos iguais se repelem. Por isso, a agulha de uma bssola possui uma orientao preferencial: seus polos norte e sul esto sendo atrados pelos polos sul e norte do campo magntico da Terra. Por conveno as bssolas apontam para o polo norte magntico da Terra. Assim, uma marca feita no polo sul da agulha da bssola.Quando outro campo magntico, alm do da Terra, se aproxima da agulha da bssola, este campo passa a interagir com esta, fazendo que sua agulha seja atrada ou repelida por este segundo campo. Por isso usamos a bssola como "verificador" da existncia de um campo magntico, quando desconfiamos que algum objeto est imantado.Logo, se usarmos este raciocnio, podemos com a bssola verificar se h um campo magntico em torno de um fio condutor, quando por este passar uma corrente eltrica.Mas antes de verificarmos experimentalmente, devemos atentar para algumas informaes importantes quanto s caracteristicas do campo magntico deste fio.Pela conveno do eletromagnetismo, a orientao das linhas do campo magntico "saindo" do polo norte e "entrando" no polo sul. Veja a figura abaixo.</p> <p> O campo magntico que se forma em torno do fio circular, ou seja, podemos imaginar linhas de campo circulares concntricas que tem uma determinada orientao.</p> <p> Existe uma regra para descobrirmos qual o sentido do campo magntico no fio condutor, ou seja, ser possvel descobrir para onde apontam as linhas de campo. Com isso, possvel prever para que lado ir girar a agulha da bssola quando interagir com o campo. Esta regra conhecida com regra da mo direita, e funciona da seguinte forma: com o polegar apontando no sentido da corrente, que flue do polo positivo para o polo negativo da pilha, flexione os demais dedos fazendo um movimento circular no sentido de fechar a mo. O sentido do campo ter o mesmo sentido de rotao dos demais dedos. Ou seja, imagine que a ponta dos seus dedos, excluindo -se o polegar so setas que apontam para o norte. Ento pode-se imaginar que a ponta de seus dedos ir repelir o norte e atrair o sul da agulha da bssola.como mostra a figura.</p> <p> Agora, com estas informaes, possvel endender o porqu que a agulha da bssola gira para um lado ou para outro, dependendo da forma como se aproxima o fio da agulha da bssola. E ainda entender por que a agulha da bssola gira para o sentido oposto quando inverte-se a polaridade da bateria (invertendo o sentido da corrente). Se a a agulha da bssola estiver em repouso, sem interferncia de um campo magntico prximo, ela estar apontando no sentido norte-sul magntico da Terra, como j foi dito. Ento, se raciocinarmos em termos de linhas de campo, e se a orientao das linhas de campo geradas pelo fio que atuam sobre a agulha estiverem apontando para o polo norte da agulha da bssola (que por sua vez aponta para o polo sul da Terra), esta ser repelida pela ao deste campo magntico. E se estiver apontando para o sul da agulha, esta ser atrada pela ao deste campo. Veja a figura abaixo.</p> <p>Para a verificao da deflexo da agulha da bssola, devido a influncia do campo magntico gerado pelo fio condutor, coloque a parte reta do fio sobre a bssola no mesmo sentido da agulha, quando esta est em repouso em relao Terra, antes de ligar a corrente eltrica. Veja a figura abaixo.</p> <p>Ao ligar o fio a uma pilha, uma corrente eltrica ser estabelecida. Ento a agulha da bssola vai tender a assumir uma direo ortogonal direo do fio, acompanhando o campo do fio. Esta deflexo pode ser para um lado ou outro do fio, dependendo da direo em que est fluindo a corrente eltrica (regra da mo direita). Veja figura abaixo.</p> <p>O quanto a agulha vai defletir depender da intensidade do campo magntico gerado pelo fio. Logo, se a intensidade do campo magntico for pequena, a agulha far uma pequena abertura e se a intensidade do campo magntico for alta, a agulha tender a ficar com uma abertura perpendicular ao fio. A intensidade do campo gerado pelo fio diretamente proporcional corrente que passa por esse. No se recomenda trabalhar com correntes eltricas intensas, nem tampouco com grandes tenses. A corrente eltrica de uma ou mais pilhas comuns a uma voltagem de 1.5 volts cada so suficientes para a verificao experimental.Efeito similar se d quando o fio ao invs de estar sobre a bssola no sentido norte-sul, estiver perpendicular bussola. Neste caso a agulha permanece na mesma posio, ou a inverte completamente. E o raciocnio para verificar se o sentido de rotao da agulha da bssola coerente, aplicar a regra da mo direita.Tabela do MaterialItemObservaes</p> <p>Um pedao de fio condutorAproximadamente 10 cm de fio eltrico comum. Pode ser encontrado em casa de materiais eltricos ou eletrnicos ou ento retirados de enrolamentos eltricos velhos. Ou retirados de aparelhos eltricos ou eletrnicos fora de uso.</p> <p>Pilha1 pilha comum de 1,5 volts ser suficiente.</p> <p>BssolaVerifique o funcionamento da bssola antes de us-la ou faa uma (veja a seo de comentrios).</p> <p>Porta Pilhas e Fios de Conexo (jacar)Estes equipamento so opcionais. O funcionamento do experimento no ser prejudicado, na falta destes.</p> <p>Montagem Coloque a bssola sobre uma mesa plana e longe da influncia de campos magnticos que no o terrestre, como o de alto-falantes, por exemplo. Coloque o fio sobre a bssola, no sentido de sua agulha. Ligue o fio na pilha.Comentrios Tome cuidado com os alto-falantes, pois eles contm ms bastantes fortes e o campo gerado por eles atrapalhar o experimento, caso haja algum por perto. Inverta a polaridade da pilha e veja a deflexo da agulha para o outro lado. O consumo de pilha alto, pois, a corrente eltrica no tem resistncia no percurso, ou seja, o circuito est em curto. Por isso, aconselhvel no deixar o circuito fechado por muito tempo desligando-o a cada demonstrao. Outra maneira de resolver este problema colocar uma resistncia no circuito. Uma lmpada de lanterna seria um bom resistor, mas da sero necessrias duas pilhas, visto que uma lmpada necessita de no mnimo 1,5 volts. Caso voc no consiga uma bssola para a realizao do experimento, possvel construir uma. Para isso voc vai precisar de um copo comum com gua, um agulha de costura fina, uma rolha e um m natural. Siga os passos seguintes:1-Primeiro deve-se imantar a agulha de costura, passando-se o m natural vrias vezes na agulha de costura, sempre na direo do seu comprimento e no mesmo sentido. Para saber se agulha j est bem imantada, aproxime-a de algum objeto metlico e verifique se h atrao ou repulso.2-Corte uma fatia circular bem fina da rolha. Esta fatia de rolha serve para permitir que a agulha de costura possa flutuar sobre a gua.3-Atravesse ou cole no disco circular de rolha j cortado, a agulha.4-Coloque o disco circular de rolha com agulha em um copo cheio de gua.5-Verifique por algum mtodo se sua bssola est funcionando, comparando a direo para onde a agulha est apontando com alguma referncia. Sem outros campos magnticos por perto, ela deve se orientar na direo norte-sul.6-Veja a figura de como fica a construo desta bssola.</p> <p>Esquema Geral de Montagem:</p> <p>Projeto Experimentos de Fsica com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/BauruWGQ/FCL</p>