Questão 3
A experiência Campo Magnético da Terra, foi realizada utilizando-se o campo artificial de par de bobinas de Helmholtz colocando a Bússola no ponto eqüidistantes dos centros das espiras e entre elas. a) Descreva o procedimento experimental para determinação de
, b) Calcule
a partir dos valores otimizados, obtidos do gráfico
e
. Sabendo que o numero de espiras cada de cada uma é 154 e o raio R das espiras é de 20 cm e a expressão do Campo no ponto equidistantes dos centros da espiras é.
Passo 1
O enunciado descreve um experimento para medir a componente horizontal do campo magnético da Terra
usando um par de bobinas de Helmholtz e uma bússola colocada no ponto equidistante dos centros das espiras. Pede-se:
– (a) descrever o procedimento experimental para determinar ,
– (b) calcular numericamente a partir dos valores otimizados no gráfico
versus
(para
e
), sabendo que cada bobina tem
espiras, raio
e que o campo no ponto equidistante é dado por
– (a) descrever o procedimento experimental para determinar
– (b) calcular numericamente
Para resolver precisamos da teoria das bobinas de Helmholtz (campo no centro) e da relação geométrica entre o campo das bobinas e o campo terrestre via ângulo de deflexão
.
Passo 2
1. Monta-se o par de bobinas de Helmholtz com seus eixos horizontais alinhados no plano Norte–Sul.
2. Coloca-se uma bússola exatamente no ponto equidistante dos centros das espiras, de modo que, sem corrente, a agulha aponte para o Norte verdadeiro.
3. Faz-se fluir uma corrente nas bobinas, o que gera um campo horizontal
perpendicular a
, provocando uma deflexão da bússola de ângulo
.
4. Varre-se e registra-se
para cada valor, obtendo um conjunto de pontos
.
5. Plota-se versus
e ajusta-se a curva para interpolar o valor de
em
.
6. Usa-se a condição que surge do equilíbrio vetorial:
2. Coloca-se uma bússola exatamente no ponto equidistante dos centros das espiras, de modo que, sem corrente, a agulha aponte para o Norte verdadeiro.
3. Faz-se fluir uma corrente
4. Varre-se
5. Plota-se
6. Usa-se a condição que surge do equilíbrio vetorial:
Passo 3
Para
vale
, logo
Substituímos então na fórmula
Passo 4
Substituindo
,
,
,
e , temos
e
Resposta
(a) Posicionar a bússola no centro do par de bobinas alinhadas Norte–Sul, variar a corrente, medir a deflexão
, plotar
versus
e usar
junto com a fórmula do campo das bobinas de Helmholtz.
(b)
(b)