GUIÃO DE EXPLORAÇÃO“LABORATÓRIO DE ELETROMAGNETISMO DE FARADAY”1

Identificação do grupo: Turma:Nome: Nome:Nome:

Consulte a seguinte simulação em http://www.fq.ciberprof.com/Mat_FQA2.html2 .

Objetivos: Determinar as características de um íman e representar as linhas de campo magnético. Descrever as interações entre dois ímanes e entre íman e bússola. Identificar o campo magnético produzido por correntes elétricas e descrever as suas características. Verificar as condições em que é induzida corrente elétrica num condutor. Identificar e aplicar a indução eletromagnética em máquinas elétricas.

Parte 1: íman e bússola

Figura 1 – Campo magnético produzido por um íman em barra

A- Marque apenas a opção Mostrar Bússola.a) Clique com o “rato” sobre a bússola, colocando-a em várias posições ao redor do íman e observe o que

acontece. Note que o polo norte do íman e da bússola estão marcados de vermelho.

b) Indique qual será a representação das linhas de campo magnético.

1 Loeblein, T. (2013). Student Directions: Faraday’s #2 using Faraday Law (Flash) and Electromagnet Lab(Java): Induction . Disponível em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday e em Macêdo, J. e Dickman, A. (2009). Simulações Computacionais Como Ferramenta Auxiliar ao Ensino deConceitos Básicos de Eletromagnetismo. Disponível em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday

2 Original e fonte de todas as imagens em https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday Marília Peres 1

c) Marque a opção Mostrar Campo. O resultado observado coincidiu com a representação das linhas de campo magnético feita anteriormente? Clique com o “rato” sobre a bússola, colocando-a em várias posições ao redor do íman e compare seu comportamento com as linhas de campo em cada ponto. Indique o que se pode concluir.

d) Clique em Inverter Polaridade. Refaça os itens acima. Indique o que se observa.

e) Marque a opção Ver dentro do íman. Indique se é o que esperava. Discuta os resultados.

f) Marque a opção Medidor de Campo.

g) Clique sobre ele e meça os valores do campo magnético em vários pontos, onde as linhas de campo estiverem mais densas e onde estiverem menos densas. Descreva seus resultados e concluía.Nota: o vetor campo magnético é tangente, em cada ponto, à linha de campo.

Parte 2 – Eletroíman: Campos magnéticos gerados por corrente

Figura 2 – Simulação de um eletroíman.

Marque a opção Mostrar Bússola e Mostrar Eletrões.

Marília Peres 2

a) Ajuste a fonte de corrente para 0 volt. Aproxime a bússola do eletroíman e observe se ocorre mudança na posição da agulha magnética.

b) Repita o procedimento anterior, ajustando a fonte para 5 volts à direita,+5V.

c) Agora, ajuste a fonte para 5 volts à esquerda, -5V e aproxime a bússola do eletroíman.

d) O que aconteceu com a indicação da agulha magnética da bússola quando a polaridade da fonte foi invertida. Procure sistematizar suas observações das alíneas anteriores.

e) Indique o que explica a mudança na posição da agulha magnética da bússola.

f) Ainda com a opção Mostrar bússola e a fonte de corrente em 10V: Clique com o “rato” sobre a bússola, colocando-a em várias posições ao redor do eletroíman e observe o que acontece.

h) Marque a opção Mostrar Campo. Verifique se o resultado observado coincidiu com a representação das linhas de campo magnético feita anteriormente. Clique com o “rato”sobre a bússola, colocando-a em várias posições ao redor do íman e compare com as linhas de campo em cada ponto. Indique o que observa.

i) Marque a opção Medidor de Campo. Clique sobre o medidor e o posicione próximo ao eletroíman. Altere o número de espiras do eletroíman observando o valor medido do campo magnético. Descreva os seus resultados. Encontre uma relação geral entre o número de espiras e o valor do campo magnético medido.

Parte 3 -Indução eletromagnética

Questão problema: Algumas bicicletas possuem um farol que acende quando pedalamos. Como é gerada a eletricidade neste caso?

Marília Peres 3

Figura 3 - Demonstração do fenómeno da indução eletromagnética

A - Abrir a guia Solenóide e deixar todas as opções desmarcadas, como mostrado na figura3. Selecione a lâmpada como indicador.

a) Indique o que acontece ao brilho da lâmpada quando se movimenta o íman no interior do solenóide. Explique.

b) Repita o procedimento selecionando o voltímetro como indicador. Verifique a variação de diferença de potencial (ddp) enquanto movimenta o íman. Varie a velocidade deste movimento. Sistematize as suas observações.

c) Varie o número de espiras do solenóide e verifique se ocorre alguma alteração nos resultados. Indique qual a relação que encontra entre o número de espiras e o valor medido da ddp.

d) Varie a área das espiras do solenóide e verifique se ocorre alguma alteração nos resultados. Indique se é possível obter uma relação entre a área das espiras e o valor medido da ddp. Se sim, qual?

Marília Peres 4

e) Conclua sobre a questão-problema

Parte 4 – Transformador

Selecione a guia Transformador, como mostrado na figura 4, com todas as opções desmarcadas, exceto Mostrar Campo e Mostrar eletrões. Selecione a lâmpada como indicador.

Figura 4 – Simulação de um Transformador

A1 - Selecione a fonte de corrente em DC (corrente contínua).

a) Ajuste a fonte para 0 V e verifique se a lâmpada acende. Explique qual a razão, na sua opinião.

b) Ajuste a fonte para 10 V. Indique em que espiras se verificou a movimentação de eletrões. A lâmpada acendeu? Indique qual a razão.

c) Com base no que aprendeu nos momentos anteriores, pense em processos de fazer a lâmpada acender. Teste as suas hipóteses e conclua.

Marília Peres 5

A2 - Selecione a fonte de corrente em AC (corrente alternada):

d) Indique o que observa e explique.

e) Selecione o indicador de tensão e verifique se ocorre variação no seu ponteiro.f) Aproximando o primário (eletroíman) do secundário (solenoide) do transformador, a ddp no secundário

aumenta ou diminui? Justifique.

g) Altere os parâmetros da corrente alternada, e a área da espira. Verifique o que acontece e explique.

Parte 5 - GeradorSelecione a guia Gerador, como mostrado na figura 5. Selecione a opção “Mostrar Bússola” , “Mostrar eletrões” e a lâmpada como indicador.

Marília Peres 6

Figura 5 – Simulação de um Geradora) Este applet é uma simulação simplificada de um gerador. Explique o funcionamento deste gerador,

descrevendo as partes que o compõem.

b) Aumente o volume de água e verifique o que acontece à intensidade do brilho da lâmpada. Explique.

c) Varie o número de espiras e a área das espiras, verificando o efeito sobre o brilho da lâmpada. Isto era esperado? Explique.

d) Faça uma breve pesquisa sobre o funcionamento das centrais elétricas (hidro, termo e nuclear) e conclua sobre o processo comum aos três tipos de centrais usado na geração da corrente elétrica que usamos nas nossas casas.

Marília Peres 7

Marília Peres 8