preparação para o exame prático segunda série
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preparação para o exame prático
Segunda Série
Trabalho 3.1-Bobinas de Helmholtz
Trabalho 3.2 – Indução
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
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:
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
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
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
Configuração Helmoltz e mesmo sentido de corrente
Configuração Helmoltz e sentidos opostos de corrente
Menor distancia que configuração de Helmoltz
Maior distancia que configuração de Helmoltz
Calibrar sonda da HallAplicar o princípio da sobreposição
d<R d>R
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
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.
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.
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.
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.
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.
Cálculo do coeficiente de indução mútua com sinal triangular
Circuito Indutor
Circuito Induzido
CH1
CH2
800 µs
2.00 V
1.27 V
Qual o valor de M se R=100 ?
=-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)
Cálculo do coeficiente de indução mútua com sinais sinusoidais Repetir a experiência usando sinais
sinusoidais
12
12 12
12
2 /
Horizontal = 10µs/divVertical= 1 V/divAzul = Canal 1Verde = Canal 2
R=12
Qual o valor de M?
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.