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Galvanoscópio Prof. Luiz Ferraz Netto
[Léo] Objetivo Princípio
de funcionamento
Quando a corrente começou a passar, a agulha do compasso girou no sentido indicado, até ficar em quase ângulo reto com o fio. Quando cessou a corrente, a agulha retornou à sua direção norte-sul normal. A
descoberta de Oersted foi verdadeiramente
momentosa. Embora um corpo eletrizado, quer positiva ou negativamente,
não tenha efeito sobre um ímã, uma fraca corrente de cargas em
movimento é capaz de exercer forças sobre seus 'pólos magnéticos' ---
forças que são transmitidas através do espaço vazio. O elo de
ligação entre a eletricidade e o magnetismo revelara-se como sendo o movimento.
Dessa descoberta, portanto, deriva o 'novo' conhecimento científico:
"toda corrente elétrica produz ao redor dela um campo
magnético" --- esse é o efeito magnético da corrente e não
admite exceção, não importa se o condutor por onde flui a corrente é
sólido, líquido ou gasoso. Esse campo pode agir sobre determinados
corpos magnetizando-os e/ou gerar forças de campo capaz de movimentá-los
se já estiverem magnetizados.
Proceda
assim:
c)
dobre os extremos do fio, próximos às mãos, de modo que suas
extremidades fiquem bem perto uma da outra. A agulha balançará vivamente até estacionar fazendo ângulo de 90o com o fio. Desligue rapidamente esse fio! Não é nada bom para a pilha suportar essa intensa corrente elétrica por muito tempo! f)
Repita tudo, desta vez invertendo os terminais da pilha. A agulha irá se
desviar em sentido oposto ao anterior. Conforme vimos acima, o indicador eletromagnético de correntes mais simples é a agulha magnética colocada sob ou sobre o condutor (Experiência de Oersted). Aumentamos a sensibilidade do indicador passando o condutor diversas vezes sob e sobre a agulha magnética. Assim se forma o galvanoscópio, antigamente chamado de Multiplicador. O
galvanoscópio de ímã móvel
O
indicador de corrente de ímã móvel descrito acima é bastante
sensível e se denomina galvanoscópio de agulha. O
galvanoscópio de ferro móvel Sim, isso mesmo! As hastes se repelem e giram procurando se afastar o máximo possível uma da outra. Isso ocorre porque as duas hastes se magnetizaram com mesma polaridade em suas extremidades unidas.
Apresentemos
outro modelo de galvanoscópio de ferro móvel, melhorando essa 'técnica
dos pregos'. Os
instrumentos de medida de ferro móvel comerciais, repousam no princípio
de repulsão de barras ou chapas de ferro doce. A idéia geral é
ilustrada abaixo. A chapa móvel é repelida pela chapa fixa.
Voltemos agora ao nosso Galvanoscópio Didático cujo princípio de funcionamento é o mesmo exposto no indicador de corrente de ímã móvel, com os recursos que intensificam a sensibilidade do aparelho. Material
Montagem As 4 tiras de laminado MDF devem ter suas extremidades coladas de modo a formar um "quadro" (armação), com os 4 sarrafos colados em seus cantos (para reforço do quadro), conforme se ilustra (observe o modo de colagem das tiras):
A seguir, o fio de cobre esmaltado, fino, deverá ser enrolado nesse quadro, deixando uma pequena margem nos bordos. Cerca de 20 cm das duas extremidades dessa bobina devem sobressair e ter suas extremidades raspadas para retirar o esmalte. Cole esse quadro com o enrolamento sobre a base de madeira e fixe as extremidades dos fios em dois pequenos parafusos. Eis um visual do final dessa etapa:
A próxima etapa consiste em magnetizar a lâmina de barbear (popular 'gilete') pela técnica do 'esfregaço'. Abaixo esquematizamos uma lâmina de aço (representando a de barbear) e o modo de operar.
A lâmina deve ser esfregada no ímã, várias vezes e sempre no mesmo sentido e no mesmo pólo do ímã, inclinada de 30o a 45o. O esfregaço deve se limitar às duas faces da lâmina porém sempre com a mesma extremidade tocando o ímã. Ímãs tirados de alto falantes também servem para essa técnica. Uma agulha de bom aço pode ser magnetizada pela mesma técnica, esfregando-a deitada no ímã, sempre do furo para a ponta e sempre no mesmo pólo. Faça essa operação pelo menos umas 20 vezes. Procedida à imantação da lâmina esta deverá ser presa a um fio de seda e amarrada bem no centro da armação da bobina, como se ilustra:
Pronto! Eis nosso galvanoscópio pronto para indicar a presença de campos magnéticos produzido pelas tênues correntes elétricas que circularem pela bobina e assim, detetar a presença de uma tensão elétrica ou, no fim da história, a presença de energia elétrica. Quanto maior a quantidade de energia elétrica disponível, tanto mais intensa será a corrente na bobina e tanto maior será o desvio apresentado pelo indicador (no caso, a lâmina de barbear). Aplicações A.
Testando a sensibilidade do aparelho
Coloque um novo parafuso na base de madeira; coloque etiquetas com letras A, B e C. De A e C saem dois fios que deverão ser ligados aos terminais da pilha de lanterna. Entre A e B devem ser colocados os resistores que servirão, entre outras, para testar a sensibilidade do aparelho. Comece com o resistor de 100 ohms colocado entre A e B, fixe o fio que sai de C ao pólo negativo da pilha (use fita adesiva) e toque a extremidade livre do fio que sai de A no pólo positivo da pilha. Verifique se há movimento da lâmina. Troque o resistor entre A e B por outro de 220 ohms; toque o fio livre no positivo da pilha; verifique se a lâmina se movimenta. Assim, sucessivamente, vá colocando resistores de resistências cada vez maior entre A e B até que não consiga mais perceber qualquer movimento da lâmina. O penúltimo resistor testado (aquele para o qual ainda se percebe o mais leve movimento da lâmina) servirá para o cálculo da sensibilidade do galvanoscópio montado. Suponhamos que foi observado movimento da lâmina com resistores de até 15k ohms (15 000 ohms). Então a sensibilidade será, de acordo com a lei de Ohm: I = U/R = 1,5 volts/15 000 ohms = 0,000 1 A = 0,1 mA = 100 mA , ou seja, 100 milionésimos do ampère! Dada a alta sensibilidade, deve-se prever a corrente máxima e assim evitar ligá-lo diretamente na saída de fontes de alimentação, nos terminais de pilhas médias e grandes ou ainda utilizá-o perto de imãs ou outros dispositivos que produzam campos magnéticos. Não se esqueça de, ao utilizá-lo, colocar a armação (bobina) paralela ao plano da lâmina, de modo que (ao circular a corrente elétrica) a lâmina receba em suas extremidades a maior intensidade do campo magnético produzido pela bobina. B.
Detetando correntes induzidas
Em Feiras de Ciências, além do projeto do galvanoscópio em si (já um bom projeto!), você poderá usá-lo para testar a conversão de energia química em energia elétrica (usando pilhas feitas de batatas, bananas, maçãs, mamões etc.), de energia mecânica em elétrica (ligar o aparelho num motor de carrinho de brinquedo e girar o eixo com os dedos ou puxando um barbante), de energia eólica em elétrica (colocando uma hélice no eixo do motor citado anteriormente), de energia luminosa em elétrica (colocando uma fotocélula de calculadora ligado ao nosso aparelho) etc. Bom sucesso! Escreva-nos contando suas peripécias, dificuldades etc.
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