Figura 13: Esquema de montagem.
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Parte 3 - Eletromagnetismo |
Experiência
3.I
Para autoavaliação
responda as perguntas em negrito
1)
Conforme aprendeu na parte I (Magnetismo), imante a agulha com o auxílio
do ímã, faça boiar um pedaço pequeno de papel
sobre a água e coloque a agulha imantada sobre ela. Dessa forma
construímos uma bússola. Como é possível
nos certificarmos se a agulha foi realmente imantada ?
2) Pegue o fio de cobre e coloque-o sobre a bússola que foi construída, o mais próximo possível e ao longo do comprimento da agulha (Fig. 13). A agulha muda de posição ?
3) Agora, ao invés
do fio, aproxime a pilha da agulha nos casos:
a) a
10 cm de distância. O que acontece ? Dê uma explicação
para o fato.
b) a
30 cm de distância. O que acontece ? Dê uma explicação
para o fato.
4) Coloque novamente o fio de cobre sobre a agulha da bússola, encoste e desencoste rapidamente as pontas do fio nos polos da pilha. A operação de ligação do fio nos polos da pilha tem que ser o mais depressa possível, do contrário a pilha se descarrega (Fig. 14). A agulha muda de posição no instante em que o fio está ligado à pilha? Sugira uma explicação para o fato.
5) Coloque o fio de maneira que passe cinco vezes sobre a agulha e passe por baixo do prato, encostando, em seguida, rapidamente, suas extremidades a pilha. A agulha muda de posição de forma mais acentuada no ítem 4 ou 5? O que se pode concluir desse fato ?
6) Aproxime o prego (não imantado) de um alfinete ou tacha. O prego atrai o alfinete ?
7) Enrole o fio de cobre no prego, encoste, rapidamente, as extremidades do fio à pilha e aproxime o prego de uma porção de tachinhas (Fig. 15). O prego atrai as tachinhas ?
8) Desencoste da pilha as pontas do fio. Sem ligação das pontas do fio com a pilha, o prego atrairá as tachinhas ? Caso contrário, haverá alguma diferença entre a atração verificada neste caso e no caso anterior (ítem 7) ?
Até 1820 pensava-se que existissem dois fenômenos totalmente independentes entre si: os fenômenos elétricos e os fenômenos magnéticos. Assim, vimos no Projeto II que pedacinhos de papel eram atraídos por uma régua de plástico ou outros objetos eletrizados, mas não pelos ímãs. Contudo, no ano de 1820, Oersted descobriu acidentalmente que a corrente elétrica produz uma campo magnético, ou seja, que em certas circunstâncias, podemos misturar fenômenos elétricos e magnéticos.
Hoje sabemos que para que isso aconteça há necessidade de envolvermos movimento de cargas elétricas. Dessa forma, cargas elétricas em movimento (corrente elétrica) podem produzir um campo magnético (Fig. 16).
Por outro lado, um ímã em movimento pode produzir um campo elétrico e fazer aparecer uma corrente elétrica. Estes fenômenos têm o nome de eletromagnéticos e seu estudo constitui o eletromagnetismo. No nosso curso nos restringiremos ao estudo do campo magnético produzido por cargas em movimento, ou seja, pela corrente elétrica.
Diz-se que um ímã cria um campo magnético que sai do norte e vai para o sul e que pode ser esquematizado em linhas de campo (Fig. 17). Uma agulha de bússola colocada sobre essa linhas irá se defletir de acordo com a direção desta linha.
Se colocarmos cargas elétricas em movimento no interior de um fio (corrente elétrica) elas vão criar um campo magnético ao redor do fio (Fig. 18), campo este que irá defletir a agulha. Se o fio passa diversas vezes por uma mesma região, os campos magnéticos criados irão se somar originando um campo mais forte. Um fio enrolado uma vez denomina-se "espira". Um fio enrolado várias vezes formará o que denomina de "bobina". Assim, se enrolarmos o fio 20 vezes teremos uma bobina de 20 espiras.
O ferro de que é constituído o prego da experiência é um material magneticamente macio (ver Parte I), se bem que não totalmente. O ferro muito macio usado em transformadores chama-se "ferro doce".
O campo magnético da bobina enrolada no prego orienta os domínios magnéticos no interior do prego, enquanto passa corrente. Com isso consegue-se um reforço do campo magnético, pois além do campo magnético das espiras, passa a atuar o campo magnético devido à arrumação dos domínios magnéticos do ferro. Este tem a tendência de aumentar grandemente o campo magnético, motivo pelo qual é usado em motores elétricos e transformadores.
Os fenômenos eletromagnéticos são de importância vital para nossa tecnologia. Os fenômenos que temos estudade em nossos Projetos, explicam como a corrente elétrica pode produzir movimento, o que explica a ação dos motores elétricos. Outros fenômenos, por nós não abordados, tratam da indução de corrente elétrica por ímãs em movimento, ou seja, mostram que o movimento pode produzir corrente elétrica. Ambos os fenômenos juntos explicam como o movimento de uma turbina, numa hidrelétrica, situada bem distante de nossa casa, pode acionar o movimento das pás de um liquidificador que usamos ou de uma locomotiva elétrica em nossa cidade.