Problema 2. Dispõe-se de uma bússola, um ímã em forma de barra sem marcação de polaridade, uma pilha e um pedaço de fio condutor flexível. Explique com o auxílio de esquemas gráficos como se poderia, em sala de aula, utilizar esse material para:
a) determinar a polaridade do ímã;
b) representar graficamente o vetor indução magnética
, gerado por esse ímã em três pontos diferentes, próximos ao ímã;
c) reproduzir a experiência de Oersted;
a) determinar a polaridade do ímã;
b) representar graficamente o vetor indução magnética
c) reproduzir a experiência de Oersted;
Passo 1
O enunciado nos dá um ímã de barra sem marcação de polaridade, uma bússola, uma pilha e um fio condutor flexível. O conteúdo envolvido é magnetismo: uso da bússola para detectar campo magnético, traçado das linhas de indução do ímã e a experiência de Oersted (desvio da bússola por corrente elétrica). Para resolver precisamos usar a bússola como indicador da direção de
, desenhar vetores em pontos ao redor do ímã e montar um circuito simples para gerar campo em volta do fio.
Passo 2
Determinar a polaridade do ímã
Coloque o ímã deitado numa mesa e aproxime a bússola de uma de suas extremidades, sem encostar. Observe para qual lado a agulha norte da bússola (ponta marcada “N”) se volta. A agulha norte sempre aponta para o polo sul do ímã.
Esquema 1 (vista de cima):
• Ímã desenhado horizontal, extremidades A (esquerda) e B (direita).
• Bússola junto à extremidade A, agulha norte apontando em direção ao ímã.
Conclusão: A é polo sul, então B é polo norte.
Coloque o ímã deitado numa mesa e aproxime a bússola de uma de suas extremidades, sem encostar. Observe para qual lado a agulha norte da bússola (ponta marcada “N”) se volta. A agulha norte sempre aponta para o polo sul do ímã.
Esquema 1 (vista de cima):
• Ímã desenhado horizontal, extremidades A (esquerda) e B (direita).
• Bússola junto à extremidade A, agulha norte apontando em direção ao ímã.
Conclusão: A é polo sul, então B é polo norte.
Passo 3
Representar graficamente
em três pontos próximos ao ímã
Escolha três pontos próximos: acima do centro, lateral junto ao polo norte e lateral junto ao polo sul. Em cada ponto desenhe um vetor tangente às linhas de campo, forte junto às extremidades. As linhas de indução saem do polo norte e entram no polo sul externamente.
Esquema 2 (vista de perfil):
• Ponto 1: acima do meio do ímã, vetor apontando da direita (polo norte) para a esquerda (polo sul).
• Ponto 2: à direita do polo norte, vetor saindo radialmente para fora do ímã.
• Ponto 3: à esquerda do polo sul, vetor entrando em direção ao ímã.
Escolha três pontos próximos: acima do centro, lateral junto ao polo norte e lateral junto ao polo sul. Em cada ponto desenhe um vetor tangente às linhas de campo, forte junto às extremidades. As linhas de indução saem do polo norte e entram no polo sul externamente.
Esquema 2 (vista de perfil):
• Ponto 1: acima do meio do ímã, vetor apontando da direita (polo norte) para a esquerda (polo sul).
• Ponto 2: à direita do polo norte, vetor saindo radialmente para fora do ímã.
• Ponto 3: à esquerda do polo sul, vetor entrando em direção ao ímã.
Passo 4
Reproduzir a experiência de Oersted
Estenda o fio horizontalmente sobre a bússola, mantendo-o a poucos milímetros da agulha. Ligue uma ponta do fio ao polo positivo da pilha e a outra ao polo negativo, fechando o circuito. A corrente percorre o fio e gera um campo circular ao seu redor. A bússola, antes apontando para o norte magnético, agora sofre desvio. Use a regra da mão direita: se o polegar indica a direção da corrente, os dedos enrolados mostram o sentido do campo.
Esquema 3 (vista de cima):
• Fio horizontal com corrente da esquerda para a direita.
• Círculos concêntricos indicando saindo por cima do fio e entrando por baixo.
• Bússola abaixo do fio, agulha defletida tangencialmente aos círculos de campo.
Estenda o fio horizontalmente sobre a bússola, mantendo-o a poucos milímetros da agulha. Ligue uma ponta do fio ao polo positivo da pilha e a outra ao polo negativo, fechando o circuito. A corrente percorre o fio e gera um campo circular ao seu redor. A bússola, antes apontando para o norte magnético, agora sofre desvio. Use a regra da mão direita: se o polegar indica a direção da corrente, os dedos enrolados mostram o sentido do campo.
Esquema 3 (vista de cima):
• Fio horizontal com corrente da esquerda para a direita.
• Círculos concêntricos indicando
• Bússola abaixo do fio, agulha defletida tangencialmente aos círculos de campo.
Resposta
a) Aproxima-se a bússola de cada extremidade do ímã; a ponta norte da agulha aponta para o polo sul do ímã.
b) Em três pontos ao redor do ímã desenha-se o vetor seguindo as linhas de indução, que saem do polo norte e entram no polo sul; nos pontos acima e nas laterais os vetores são tangentes às linhas de campo, mais fortes junto às extremidades.
c) Coloca-se o fio ligado à pilha sobre a bússola; a corrente no fio cria um campo circular que desvia a agulha da bússola segundo a regra da mão direita.
b) Em três pontos ao redor do ímã desenha-se o vetor
c) Coloca-se o fio ligado à pilha sobre a bússola; a corrente no fio cria um campo circular que desvia a agulha da bússola segundo a regra da mão direita.