Fig. 1 Campo magnético no ponto P
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Fig. 2 Campo magnético de uma bobina
Fig. 3 Campo magnético num solenóide
I.3.Aplicações nas engenharias 2
Os campos magnéticos têm aplicações importantes em várias engenharias. Os motores eléctricos e geradores eléctricos só funcionam com campos magnéticos. Campos magnéticos variáveis são utilizados para a transformação de tensões eléctricas e para produzir radiação electromagnética (luz, transmissão de dados (wireless), radar). Os discos rígidos de computadores guardam dados digitais (0 ou 1) dependentes da direcção da magnetização. A direcção da magnetiz ação é alterada aplicando campos magnéticos (escrever nova informação no disco).Na medicina os campos magnéticos são utilizados como meios de diagnóstico (tomografia de ressonância magnética nuclear, medição de campos magnéticos causados por correntes eléctricas do cérebro com Squids). As sondas de Hall são os dispositivos mais utilizados para medir campos magnéticos. São compactas, económicas e adequadas para medir uma grade gama dos campos.
1. Compreender e fixar a geração de campos magnéticos utilizando bobinas; 2. Compreender o funcionamento de sondas Hall; 3. Medir campos magnéticos utilizando sondas Hall; 4. Verificar a Lei de Biot – Savart medindo os campos magnéticos de bobinas com várias dimensões se números de espiras.
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Fi . 4 E ui amento utilizado na
rática
Nos experimentos serão utilizados dois grupos (A y B) de três bobinas cada um deles. Todas as bobinas do grupo A têm o raio R= 20 mm e os seus comprimentos são 53, 105 e 160 mm, ou seja, as bobinas segunda e terceira são, aproximadamente dois e três vezes mais longas, respetivamente, do que a primeira. O número de espiras é 100, 200 e 300 respetivamente, por tanto a densidade de espiras (n/ ℓ) t em o mesmo valor para as três bobinas. Todas as bobinas do grupo B têm raio R = 13 mm e comprimento 160 mm, mas o número de espiras é 75, 150 e 300. Será usado o valor maior posivel para a corrente nas bobinas (indicado no laboratório).
1. Utilize a sonda de Hall e a bobina do grupo A comprida com 300 espiras e comprimento de 160 mm. Meça o campo magnético ao longo do eixo ce ntral da bobina variando a coordenada x entre o centro da mesma (x=0) e a sonda, em passos de 1 cm, ate 10 cm, em ambos os sentidos. No relatório faça um gráfico em EXCEL, do campo medido em função da coordenada x. Compare pelo menos três dos valores medidos com os valores teóricos obtidos com a equação 13.
2. Escolha as t r ê s bobinas do gr u p o A ( mesmo raio R, densidade das espiras n/ℓ = constante e comprimentos diferentes). Meça os v a l o r e s d o campo magnético nos centros das m e s m a s e, no relatório, compare os valores com a teoria (equação (14)). Analise, usando a equação (15), qual das três bobinas corresponde melhor com o modelo ideal e justifique a sua análise.
3. Escolha as três bobinas do grupo B. Meça o campo magnético nos centros das mesmas e, no relatório, analise as dependências do c a m p o do número das espiras. Compare os valores com a teoria (equação 14). 4. No relatório, estude as bobinas dos grupos A e B que têm 300 espiras e comprimento de 160 mm (raios diferentes de 13 e 20 mm). Analise os valores medidos para o campo magnético no centro em comparação com os correspondentes ao modeçlo ideal segundo 4
a equação (15) e determine qual das duas bobinas corresponde melhor com o modelo, justificando a sua análise.
(mili Ampere),
3.1 – Campo Magnético da Bobina A3 fora do centro
2,32
2,34
2,31
2,32
2,29
2,28
2,27
2,27
2,24
2,23
2,18
2,18
2,07
2,03
1,79
1,70
1,29
1,15
0,65
0,63
Tabela 1: Valores ( medidos.
Campo Magnetico 2,5 2 1,5 Campo Magnetico
1 0,5 0 -20
-10
0
10
20
Fig. 5 Gráfico (
2,27 2,22 Tabela 2: Valores
Teóricos
5
3.2 – Campo Magnético das Bobinas do Grupo A no centro, R=20mm
3.3 – Campo Magnético das Bobinas do Grupo B no centro, R=13mm e L=16cm
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3.4 – Comparação entre os Campos Magnéticos no centro das Bobinas do grupo A e B de 300 espiras Bobina A1
Bobina B1
Medido
2,30
2,31
Teórico, equação 5
2,36
2,36
Tabela 1: Comparação dos Valores ( 5, das Bobinas A1 e B1
medidos, e calculados a partir da equação
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4 – Discussão e Conclusão Finalizando este relatório que foi feito tendo em c onta os resultados obtidos na prática numero 4 da cadeira de Física de modo a verificar a Lei de Biot-Savart, compreender o funcionamento de sondas Hall e compreender e fixar a geração de campos magnéticos utilizando bobinas. Concluímos que de acordo com os resultados obtidos nos experimentos verificamos que os valores medidos através das sondas Hall eram aproximadamente iguais aos valores calculados mediante a aplicação da Lei de Biot-Savart, fazendo assim consolidar a prática com a teoria.
5 – Bibliografia
HALLIDAY, e Resnick, Fundamentos de Física Gravitação, Ondas e Termodinâmica V.2, 9ª Edição, Rio de Janeiro, Editora LTC, 2012.
YOUNG, Hugh e Roget Freedman, Física II Termodinâmica e Oscilações, 14ª Edição, São Paulo, Editora Person Education, 2016.
Guia das práticas Física Experimental 2 2017_word.
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