Baixe DEMOSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT CURSO ENGENHARIA QUÍMICA – FT12 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – FT06 LABORATÓRIO DE FÍSICA B; TURMA 2 – IEF102 DAVE MONTEIRO BONATES – MAT: 21601485 UNIDADE V – DEMOSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ Data do experimento: 23/06/2017 MANAUS- AM 2017 2 DAVE MONTEIRO BONATES – 21601485 UNIDADE V – DEMOSTRAÇÃO DA FORÇA DE LORENTZ MANAUS - AM 2017 Relatório apresentado para obtenção de nota parcial da disciplina de Física Geral Experimental B, ministrado pelo professor Oleg Grigorievich Balev, do Departamento de Física da Universidade Federal do Amazonas 5 Do ponto de vista formal, devemos ter em mente que é impossível tratar cargas elétricas em movimento sem levar em consideração a existência do campo magnético. Veremos logo adiante que cargas em movimento criam um campo magnético. Por outro lado, havendo um campo magnético em determinada região do espaço, este exercerá umaforça sobre uma carga em movimento. Existem duas formas básicas de criação de um campo magnético. A primeira tem a ver com a descoberta do fenômeno; trata-se do campo de um ímã permanente. A segunda forma tem a ver com o campo criado por uma carga em movimento; trata-se do campo criado por uma corrente elétrica. Não importa, para o momento, qual a fonte de criação, o que importa é que dado um campo magnético, B, este exerce uma força sobre uma carga, q, em movimento, dada por: F = q.v×B Onde v é a velocidade da carga. A força magnética é nula em duas circunstâncias: • Carga estacionária (v=0); • Velocidade paralela ao vetor campo magnético. No caso geral, em que temos um campo elétrico, E, e um campo magnético, a força sobre uma carga em movimento é dada por: F = FE + FB A força expressada acima é conhecida como força de Lorentz. Sendo N o número de elétrons que atravessam o condutor podemos expressar F como : F = NevB Deduz-se que : Nev = iL E a força toral sobre um fio como: F = IlB Para casos mais gerais podemos escrever: F = iL x B O sentido do campo magnético pode ser encontrado através da “regra da mão direita”. Nesta, o polegar indica o sentido da corrente e os outros dedos circundam o fio. Figura 1 - Representação simbólica: a seta indica o sentido da corrente (polegar) no momento do experimento, e o rabisco em volta desta, indica o sentido do campo magnético (dedos da mão direita). 6 4. PARTE EXPERIMENTAL 4.1 MATERIAL NECESSÁRIO • 1 balança de corrente; • 1 fonte CC variável; • 1 teslâmetro digital; • 1 imã formato U; • Fios de conexão; • 1 espira, L=50,0mm, n=1 • 1 espira, L=50,0mm, n=2 • 1 calço dos polos. 4.2 PROCEDIEMNTO 1) Foi observado o arranjo montado sobre a bancada. Foi colocado o calço dos polos sobre o imã mantendo a distância de, aproximadamente, 1cm entre os polos. 2) Foi instalada a placa de L=50,5 mm, n=1,no braço da balança, tomando o cuidado de manter o(s) fio(s) horizontal completamente dentro da região entre os polos do imã. 3) Foi conectada a placa com o fio(espiras) às fitas condutoras flexíveis e estas a um suporte e o suporte a uma fonte de tensão. 4) Antes de ter sido ligada a fonte, foi determinada a massa da placa utilizando-se, para isso, a balança. 5) Aumentou-se lentamente a corrente na espira e observou-se o que ocorreu. 6) Modificaram-se as ligações para a placa ser puxada para baixo. 7) Foi variada lentamente a corrente na placa no intervalo de 0,5 A a 4,0 A e foi medida a massa aparente da placa utilizando a balança, para valores diferentes de corrente. 8) Foram repetidos os passos de 2 a 7 para a espira de L=50mm e n=2. 9) Quando terminado, foi desligada a fonte de tensão e foi medida utilizando-se o medidor de campo magnético, o campo magnético gerado pelo imã de sua bancada. Figura 2 - Montagem experimental 7 5. TRATAMENTO DE DADOS ➢ Placa 1: A espira tem massa m = 36,42g e uma volta (n = 1) Placa 1 (L=50mm) para n =1 Corrente i (A) Massa (g) Δm(g) Fm(×10^-3 N) 0,00 36,42 0,00 0,000 0,5 36,65 0,23 2,254 1,0 36,75 0,33 3,234 1,5 36,83 0,41 4,018 2,0 36,95 0,53 5,194 2,5 37,22 0,80 7,840 3,0 37,31 0,89 8,722 3,5 37,44 1,02 9,996 4,0 37,55 1,13 11,074 Tabela 1 - Valores da força para a primeira placa ➢ Placa 2: A espira tem massa m = 37,71g e duas voltas (n = 2) Placa 2 (L=50mm) para n=2 Corrente i (A) Massa (g) Δm(g) Fm(×10^-3 N) 0,0 37,71 0,00 0,000 0,5 38,04 0,33 3,234 1,0 38,36 0,65 6,37 1,5 38,70 0,99 9,702 2,0 39,00 1,29 12,642 2,5 39,31 1,60 15,68 3,0 39,62 1,91 18,718 3,5 39,93 2,22 21,756 4,0 40,24 2,53 24,794 Tabela 2 - Valores da força para a segunda placa Já que determinamos os valores das forças para cada placa podemos agora plotar os gráficos Fm×i. Obtemos: 10 RESULTADOS DE RESÍDUOS Observação Y previsto Resíduos 1 0,326666667 -0,326666667 2 1,698666667 0,555333333 3 3,070666667 0,163333333 4 4,442666667 -0,424666667 5 5,814666667 -0,620666667 6 7,186666667 0,653333333 7 8,558666667 0,163333333 8 9,930666667 0,065333333 9 11,30266667 -0,228666667 RESULTADOS DE PROBABILIDADE Percentil Y 5,555555556 0 16,66666667 2,254 27,77777778 3,234 38,88888889 4,018 50 5,194 61,11111111 7,84 72,22222222 8,722 83,33333333 9,996 94,44444444 11,074 -1 -0,5 0 0,5 1 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00R e sí d u o s Variável X 1 Variável X 1 Plotagem de resíduos 11 Temos que: m ± σm = L.B => B = 𝑚 𝐿 ± σm 𝐿 No caso do gráfico 1, m = 2,744 e σm= ± 0,1202 Isto é B = 2,744 50 ± 0,1202 50 => B1 =( 54,88 ± 2,40).𝟏𝟎−𝟑 T ➢ REGRESSÃO LINAR DO GRÁFICO 2: Estatística de regressão R múltiplo 0,999891628 R-Quadrado 0,999783267 R-quadrado ajustado 0,999752305 Erro padrão 0,133208608 Observações 9 Coeficientes Erro padrão Interseção 0,182933333 0,081874846 Variável X 2 6,180533333 0,034394315 0 5 10 15 0 20 40 60 80 100 Y Percentil da amostra Plotagem de probabilidade normal 12 RESULTADOS DE RESÍDUOS Observação Y previsto Resíduos 1 0,182933333 -0,182933333 2 3,2732 -0,0392 3 6,363466667 0,006533333 4 9,453733333 0,248266667 5 12,544 0,098 6 15,63426667 0,045733333 7 18,72453333 -0,006533333 8 21,8148 -0,0588 9 24,90506667 -0,111066667 RESULTADOS DE PROBABILIDADE Percentil Y 5,555555556 0 16,66666667 3,234 27,77777778 6,37 38,88888889 9,702 50 12,642 61,11111111 15,68 72,22222222 18,718 83,33333333 21,756 94,44444444 24,794 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0R e sí d u o s Variável X 2 Variável X 2 Plotagem de resíduos