A experiência de determinação da componente horizontal do campo magnético da Terra
foi realizada utilizando-se o campo no centro de um par de bobinas de Helmholtz conforme montado no laboratório. Esta mesma experiência pode ser realizada utilizando o campo de uma espira quadrada de
espiras, de lado
, que gera em seu centro um campo magnético
, no eixo da espira quadrada. Descreva e explique o procedimento experimental para determinação de
utilizando uma bússola colocada no plano da espira quadrada (no centro).
Passo 1
O objetivo é determinar a componente horizontal do campo magnético da Terra
usando uma espira quadrada de
voltas, de lado
, que produz no seu centro, no plano da espira, um campo
Vamos usar uma bússola colocada exatamente no centro da espira e explorar o equilíbrio vetorial entre
(norte–sul) e
(leste–oeste).
Passo 2
Monte a espira de forma que o seu plano seja vertical e contenha rigorosamente a direção norte–sul. Dessa forma o eixo da espira (direção de
) ficará na direção leste–oeste, perpendicular a
. Assegure-se de que a espira esteja fixa e alinhada, sem atrito que possa alterar a medição da bússola.
Passo 3
Coloque a bússola no centro geométrico da espira, com a agulha livre para girar no plano horizontal. Inicialmente, sem corrente, ajuste a rotação fina da espira de modo que a bússola esteja precisamente apontando para o norte geográfico: esse será o referencial zero de deflexão.
Passo 4
Ligue uma fonte de corrente contínua à espira e varie lentamente a intensidade
. O campo
gerado é horizontal e perpendicular a
, fazendo com que a bússola sofra uma deflexão de ângulo
em relação ao norte. Meça esse ângulo cuidadosamente.
Passo 5
Pela adição vetorial no centro da espira, o ângulo
satisfaz
Para
temos
, logo
. Esse caso simplifica muito a conta, porque basta ajustar
até a agulha marcar
.
Passo 6
No instante em que
, a corrente vale
. Substituindo na expressão de
obtemos
Basta então medir
, conhecer
e usar
para calcular
.
Resposta
O procedimento é alinhar a espira com N–S, colocar a bússola no centro, variar corrente até
e usar