Força de Lorentz

5/20/2018 For a de Lorentz

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Introduo

Fora de Lorentz

Quando um portador de carga eltrica q em movimento com uma velocidade v

penetra uma regio do espao onde existe um campo eltrico E e um campo de induomagntica B, ele fica submetido a uma fora F conhecida por fora de Lorentz dada por:

B= q(E+ v B) (1)

Na ausncia do campo eltrico, resta apenas a fora magntica

Fm = q v B (2)

Um caso simples e importante o do movimento das cargas eltricas no interior

de um fio condutor retilneo, imerso em um campo de induo magntica B uniforme e

perpendicular

a esse fio. A figura (Fig. 1) mostra um segmento infinitesimal desse fio nessa condio.

A corrente eltrica i nesse elemento de fio dada por:

i =

Figura 1: Fora magntica dFm sobre um elemento infinitesimal de um fio por onde

passa uma corrente eltrica i.

onde dq o elemento infinitesimal de carga distribudo ao longo do elemento de fio esuposto ter uma velocidade mdia v.

A fora dF que atua nesse elemento de fio dada pela equao (2)substituindo-se qpor

dq = i dt

dFm= i dtv B

Considerando que no intervalo de tempo dt a carga dq ter percorrido o

comprimento

dlpodemos expressar a velocidade v como

v =

Portanto,

dFm= i dt

B= idl B

Para um pedao de fio reto de comprimento l imerso num campo de induo

magntica

uniforme B e conduzindo uma corrente i teremos, aps integrar essa expresso, queFm= i l B.

No que se refere ao sentido da fora magntica, ele pode ser determinado pela

regra da mo esquerda, de Fleming. Para utilizao dessa regra, o dedo polegar

representa o sentido da fora magntica mo dedo indicador representa o sentido do

campo magntico formando um ngulo de 90 com o polegar, e, por sua vez, o dedomdio representa o sentido da velocidade formando um ngulo de 90 com o dedo


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polegar e com o indicador. Ou seja, as trs grandezas vetoriais so perpendiculares entre

si.

Figura 2: Regra da mo esquerda de Fleming, ilustrao.

Consideremos agora que esse pedao de fio esteja na horizontal e submetido,

simultaneamente, ao campo gravitacional e ao campo de induo magntica uniforme

entre os plos de um m como mostra a figura (Fig. 3). A depender do sentido dacorrente, a fora magntica Fmpoder estar no mesmo sentido da fora gravitacional P

ou no sentido oposto. Na ausncia da corrente eltrica, apenas a fora devido

gravidade atua no condutor.

Figura 3: Fora magntica dFmsobre um pedao de um fio por onde passa uma corrente

eltrica i e submetido ao campo gravitacional.

Objetivo:

Estudar a interao entre o campo de induo magntica produzido por um

im sobre placas com diferentes comprimentos, acopladas a uma balana, com a

aplicao de variaes de corrente eltrica da placa como do im.

Materiais:

Balana;

Fonte de tenso DC com ampermetro acoplado;

Bobinas de 300 voltas;

Placa de circuito impresso com trilhas condutoras nos comprimentos: 12,5 mm n=1; 25 mm n=1 , 50 mm n=1, 50 mm n=2, 50 mm n= 2 (L = 100)


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Base, haste e suporte de ligao;

Fita flexvel de malha metlica condutora.

im

Procedimento experimental

O conjunto balana e circuito foram montados como na figura (Fig. 4). Da

seguinte forma: uma fonte de tenso conectada numa das placas, outra fonte de tenso

conectada a um dos enrolamentos do transformador. As placas foram encaixadas no

brao da balana, atentando para que a mesma ficasse 1 cm entre os plos do m, e que

as fitas flexveis de malha metlica condutora ficassem dispostas horizontalmente

dentro da regio entre os plos do m. (Isso foi feito para as outras placas durante o

experimento). Antes de se ligar as fontes de tenses: a balana foi zerada. Com a ajuda

da rgua, encaixando a mesma em um dos valores de massa, para que fique prxima ao

valor do zero da balana, mas no possvel manter a balana zerada sem ajuda ou

ajuste do vernier que pode ser girado no sentido horrio, como anti-horrio at que seobtenha o equilbrio no ponto 0 da balana.

Verificando a influncia do campo magntico produzido pelas fitas

condutoras no experimento com a balana zerada.

Mantido o m desligado, a corrente da placa com fio foi ligada, aumentando

lentamente a corrente e observando o que aconteceu com a balana. Observou-se que ao

chegar corrente de 1,8 A, a placa desceu, fazendo com que a balana desequilibrasse

do ponto 0.

Desligado a corrente da placa com fio (if) , e zerando a balana novamente, a

corrente no m (ib) foi ligada, e lentamente aumentada, atentando para o movimento daplaca. Constatou-se que no houve movimento da mesma.

Falta o procedimento 9 e 10 devem est na

discusso!!!

Medida da fora Fm, como funo da corrente ique circula na trilha da

placa de circuito impresso de diversos comprimentos e para um campo magnticoconstante.

A corrente nas bobinas do m foi mantida fixa no valor de 2,98 A, alternando

somente a corrente na placa com fio. Medindo e anotando o valor da massa (com a

ajuda da balana) antes de aplicar corrente da placa com fio (if= 0) e depois de aplicar 7

valores de corrente (if). Tabelas foram preenchidas para os diferentes valores de placa.

Utilizando a placa com 2 fios de L= 50 mm/2 (L= 100mm), a corrente na placa if

foi mantida em 3,15 A, aplicando 7 valores de corrente nas bobinas ibe quando ib= 0,

anotando os seus respectivos valores de massa em g.


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Figura 4 : Arranjo experimental do experimento Balana de Corrente.

Referncias:

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-

regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htm

http://www.fis.ufba.br/dfes/fis3/roteiros/experiencia10.pdf
http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htmhttp://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htmhttp://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htmhttp://www.fis.ufba.br/dfes/fis3/roteiros/experiencia10.pdfhttp://www.fis.ufba.br/dfes/fis3/roteiros/experiencia10.pdfhttp://www.fis.ufba.br/dfes/fis3/roteiros/experiencia10.pdfhttp://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htmhttp://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-magnetica---carga-em-movimento-regra-da-mao-esquerda-e-forca-de-lorentz.htm

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