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Ação
do campo magnético sobre correntes alternadas 2
(ondas estacionárias
no fio quente)
Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Introdução
O campo magnético age sobre as
correntes elétricas. O resultado dessa interação é o aparecimento de
forças sobre o condutor. Nesse experimento destacamos a ação do campo
magnético produzido por um ímã permanente sobre a corrente alternada que
circula por uma corda de violão, condutora e tensa.
Um
fio metálico de comprimento de 1 a 1,5m (corda de violão) faz parte de um
circuito elétrico alimentado por corrente alternada. Uma de suas
extremidades é fixada em A (orifício no pino metálico fixo na tábua). A
corda passa por uma polia metálica em B e é tracionada pelo peso P
(ajustável). Um ímã permanente NS produz um campo magnético sobre um
trecho de comprimento L da corda.
Ligado
o circuito e ajustada a tração para um valor adequado P, a corda vibra
produzindo um grande fuso entre A e B. Trocando-se P por P' = 4 x P, a
corda passa a vibrar com dois fusos entre A e B. Para se obter 3 fusos a
tração deve aumentada para P" = 9 x P etc.
Interprete
esses resultados à luz da lei de Laplace
relativa a ação de um campo magnético sobre uma corrente elétrica
alternada.
Tenha em mente a inversão do sentido de uma corrente a cada semiciclo.
Mostre que, quando a corrente circula de A para B, o fio é arrastado
verticalmente para baixo (com o ímã na posição indicada na figura) e,
na alternância seguinte, para cima. Mostre, finalmente, que a força
agente no trecho L do fio tem intensidade expressa por:
F = Fmáx..sen(w.t)
ou
seja, o fio fica submetido a uma força periódica senoidal de freqüência
igual aquela da corrente. Se a corda vibra com um fuso (modo fundamental;
tração P) sua freqüência é igual a da rede elétrica; se vibra com
dois fusos (2o harmônico; tração 4P), sua freqüência é o
dobro daquela da rede etc.
Realize
esta experiência em ambiente escuro e note que na região dos nós
(vibração nula) a corda apresenta-se ao rubro pois, como não há
movimento não há resfriamento, o que não ocorre nos ventres (vibração
máxima). Veja corrente alternada no fio quente, nessa Sala.
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