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preparação para o exame prático
Segunda Série
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Trabalho 3.1-Bobinas de Helmholtz
Trabalho 3.2 – Indução
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Objectivos◦ Calibrar uma sonda de efeito de Hall por meio de
um solenóide padrão.◦ Medir o campo magnético ao longo do eixo de
duas bobinas estreitas.◦ Estabelecer a configuração de Helmholtz e medir
o campo magnético ao longo do eixo das respectivas bobinas◦ Verificar o princípio da sobreposição
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O solenóide padrão Ligar a sonda de Hall, com os terminas no amplificador
e um voltímetro à saída do amplificador. Anular a tensão residual actuando no potenciómetro
colocado na unidade de controle para que na ausência de campo magnético VH seja nula.
Montar o circuito seguinte:
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Registar o valor de N/L para o solenóide padrão. Colocar a sonda no interior do solenóide, procurando um ponto do eixo
do solenóide que minimize a aproximação de solenóide infinito utilizada. Aproximamos o campo medido ao de um solenoide infinito, por isso devemos escolher o ponto central do solenoideusado, onde a expressão para o campo é a mesma.
Faça variar a corrente IS que percorre o solenóide, e que vai produzir vários valores de campo magnético B. Registe a tensão VH para os diferentes valores de IS.
IS (A) VH (V)0.00 0.000.10 1.250.20 2.470.30 3.570.40 4.570.50 5.250.60 7.340.70 8.490.80 9.270.90 10.251.00 12.54
Meço IS
Meço VH
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IS (A) VH (V)0.00 0.000.10 1.250.20 2.470.30 3.570.40 4.570.50 5.250.60 7.340.70 8.490.80 9.270.90 10.251.00 12.54
B (T) VH (V)0.00000 0.000.00013 1.250.00026 2.470.00039 3.570.00052 4.570.00064 5.250.00077 7.340.00090 8.490.00103 9.270.00116 10.250.00129 12.54
m=0.00010672b=1.34107x10-5
r2=0.992056701
m=3.18314x10-6
b=2.23657x10-5
0.00000
0.00050
0.00100
0.00150
0.00 5.00 10.00 15.00
B (T
)
VH(V)
Recta de Calibração
Recta de Calibração:B=(1.07±0.03) x10-3 VH
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Bobines de Helmoltz ◦ São duas bobines iguais separadas pela distância =
raio. Nesta configuração o campo é constante entre as bobines.
Para cada bobine o campo magnético determinado usando a
Lei de Biot-Savart
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Configuração Helmoltz e mesmo sentido de corrente
Configuração Helmoltz e sentidos opostos de corrente
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Menor distancia que configuração de Helmoltz
Maior distancia que configuração de Helmoltz
Calibrar sonda da HallAplicar o princípio da sobreposição
d<R d>R
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Discuta factores que poderão explicar as diferenças entre as observações e os resultados esperados.
A soma dos campos de B1 e B2 coincide quase perfeitamente com a medição das duas em bobines com o campo no mesmo sentido
Com base nas medidas de campo magnético no centro de uma bobina e com base na expressão (2) estime o número de espiras da bobine de Helmholtz.
No centro de uma espira o campo fica (x=0)
2
/ 2 2
O campo no centro de cada bobine (B) é calculado com a recta de calibração e com o valor máximo de VH medido para cada espira individualmente
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Objectivos◦ Estudar o fenómeno da indução
electromagnética.◦ Medir o coeficiente de indução mútua entre dois
circuitos.◦ Verificar o princípio da reciprocidade.◦ Estudar o transformador de corrente alterna.
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Variação do fluxo magnético com um magnete. Ligue a bobine de 1200 espiras ao galvanómetro,
conforme indicado na figura. Verifique o sentido de enrolamento das espiras, da perspectiva do observador.
Introduza o íman na bobine e observe o desvio do ponteiro do galvanómetro.
Quando as linhas de campo magnético entram na espira o galvanómetro mede um valor negativo
Passe agora o íman pela bobine introduzindo-o por um dos lados e retirando-o pelo outro. Observe novamente o que se passa no galvanómetro.
O galvanómetro mede fem sempre que varia o fluxodo campo magnético através da bobine.
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Variação do fluxo magnético por variação da geometria Aproxime e afaste a bobina de 3600 espiras em relação à de
1200 (como mostra a figura à direita). Observe o movimento do ponteiro do galvanómetro.
Repetem-se as conclusões das medidas com o magnete.
Investigue (qualitativamente) a amplitude do desvio como função da rapidez com que movimenta as bobines e o sentido do desvio como função do sentido do enrolamento das espiras.
Quanto mais rápida for a rapidez maior será o desvio no ponteiro do galvanómetro.
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Variação do fluxo magnético por variação da corrente Usando agora circuito anterior numa configuração
geométrica fixa, utilize o interruptor da fonte para estabelecer e interromper a corrente na bobine de 1200 espiras.
Observe o sentido de deslocamento do ponteiro ao ligar e ao desligar.
Quando ligamos o circuito indutor a corrente no circuíto induzido tem o sentido contrário ao circuito indutor e vice-versa.
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Interprete as observações realizadas à luz da Lei de Faraday e/ou do Princípio de Lenz.
As observações estão de acordo com a lei de Faraday:
Verificamos o princípio de Lenz pelo sentido da corrente induzida ser contrário ao da corrente indutora.
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Cálculo do coeficiente de indução mútua com sinal triangular
Circuito Indutor
Circuito Induzido
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CH1
CH2
800 µs
2.00 V
1.27 V
Qual o valor de M se R=100 ?
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=-M12 (dI/dt)
Canal 2 – mede-se directamente =1.27 V
Canal 1 – mede-se apenas VR =RI
dV/dT=4V/400µs=10 000V/sdI/dt=dV/dt x1/R=100 A/s
M12= /(dI/dt) =1.27 /100 = 1.27 x10-2 H (Henry)
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Cálculo do coeficiente de indução mútua com sinais sinusoidais Repetir a experiência usando sinais
sinusoidais
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12
12 12
12
2 /
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Horizontal = 10µs/divVertical= 1 V/divAzul = Canal 1Verde = Canal 2
R=12
Qual o valor de M?
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Verifique que a f.e.m. induzida no secundário depende da frequência. No entanto o coeficiente de indução mútua não depende da frequência. Porquê?
O valor de M depende apenas das características geométricas das duas bobines. Quando variamos a frequência varia o valor da fem induzida máxima mas também a variação temporal da corrente (di/dt) aumenta na mesma proporção.