Mecanica dos fluidos

Disponível somente no TrabalhosFeitos
  • Páginas : 7 (1546 palavras )
  • Download(s) : 0
  • Publicado : 15 de novembro de 2012
Ler documento completo
Amostra do texto
UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL Atividade On Line 03

CETEC – 2012 Curso: ENGENHARIA Disciplina: FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III Professor Responsável: Prof. Dr. Sérgio Turano de Souza Data de Entrega: 13/11/2012 (AF) - 09/11/2012 (SM)

Experiência “Levitação magnética” de um anel condutor

OBJETIVOS
Realizando esta atividade espera-se que o aluno seja capaz de: a) Interpretar o fenômeno da"levitação magnética". b) Compreender alguns aspectos relacionados com a Lei de Ampère, Lei de Faraday e a Lei de Lenz,

MATERIAIS NECESSÁRIOS
• Um “levitador magnético”. • Uma argola metálica.

1

INTRODUÇÃO
Em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted descobriu que uma corrente elétrica percorrendo um fio condutor era capaz de interferir na orientação de uma agulha magnética. Talfenômeno se deve ao fato de que a corrente elétrica produz um campo magnético ao redor do fio condutor, que pode ser calculado através da lei de Biot e Savart, definida por: θ

r  µ 0  i dr × r s r dB =    4π r3  

i ds

r r

r
⊗ dB
P

Lei de Biot e Savart
Figura 1 – Elemento de corrente elétrica produzindo um campo magnético no ponto P.
r OBS: Na sala de aula e nabibliografia recomendada (Halliday), no lugar do vetor r , r r µ 0 .i ds × r ˆ ˆ utilizamos o versor r , assim ficando dB = 2 4.π r

r r r onde dB é o elemento do campo magnético gerado por um elemento de corrente i d s , r é
o vetor que liga o elemento de corrente ao ponto onde atua o campo magnético, conforme ilustra a figura acima, e µ0 é denominada constante de permeabilidade magnética, cujo valor é:µ 0 = 4 π ×10 −7 T.m / A
r
A direção e o sentido de dB é dada pela regra da mão direita, aplicada de modo que o polegar fica alinhado ao fio no sentido da corrente e os outros dedos devem ser curvados de maneira a circundar o fio condutor, indicando assim a direção e o sentido do campo magnético gerado em cada ponto. Por exemplo, aplicando a Lei de Biot-Savart para um fio retilíneo infinitopercorrido por uma corrente i, obtém-se para o módulo do campo magnético produzido a uma distância r do fio a seguinte expressão:

B(r ) =
2

µ0 i 2πr

A BOBINA DE CORRENTE ELÉTRICA
Uma bobina circular de raio R, percorrida por uma corrente i, gera em um ponto do seu eixo central um campo magnético de intensidade:

µ0 i R 2 B(z) = 2 (R 2 + z 2 ) 3 / 2
onde z é a distância entre ocentro da espira e o ponto onde o campo B está sendo calculado. Considerando pontos axiais afastados da espira para os quais z >> R, a equação acima pode ser aproximada para:

µ0 i R 2 B(z ) = 2 z3
Caso a bobina seja formada por N espiras de mesma área A = π R2 , temos:

B(z) =

µ 0 NiA 2 π z3
r

Sabendo-se que NiA é o módulo do momento de dipolo magnético µ , podemos escrever para o caso emque B e µ apresentam a mesma direção e sentido a seguinte expressão:

r

r

r r µ0 µ B(z) = 2 π z3

Portanto, a bobina de corrente produz um campo magnético intrínseco que lhe confere
r B

características de um dipolo magnético, ou seja, apresentando um pólo norte (N) e um pólo sul (S). Este comportamento é ilustrado na figura ao lado.

N

i

S

Figura 2 – Perfil do campomagnético
gerado por uma bobina de corrente. .
3

A LEI DE AMPÈRE
Quando os problemas de determinação do campo magnético produzido por uma distribuição de corrente apresentam grande simetria é conveniente utilizarmos a Lei de Ampère, uma vez que ela é muito mais simples do que a Lei de Biot-Savart. A Lei de Ampère, idealizada por Andre Marie Ampère (1775-1836), é dada pela seguinte expressão:

∫r r B . ds =

∫ B cos θ ds = µ 0 i
r r

onde o círculo indicado na integral de linha significa que a integração do termo B . d s deve ser feita sobre uma curva fechada arbitrária, denominada curva amperiana. Nesta equação, a corrente i corresponde à corrente contínua líquida que atravessa a área delimitada pela curva amperiana. Curva amperiana Um exemplo de aplicação da Lei de Ampère é...
tracking img