Força magnética sobre corrente alternada

 

 

A corrente elétrica fornecida pelas usinas e distribuída pelas subestações é uma corrente contínua ou alternada?
Descubra nesta atividade.

 

 

Palavras-chave

Campo magnético; força magnética; corrente alternada.

 

 Você vai precisar de:

1 lâmpada incandescente de bulbo pequeno e filamento reto, como aquelas usadas em fogões;
1 soquete para lâmpada que pode ser ligado diretamente na tomada (soquete de pino);
1 ímã gerador de campo intenso (como um ímã retirado de um HD);
1 extensão onde o soquete com a lâmpada possa ser ligado;
1 fonte de tensão de 6 V com corrente superior a 3,0 A (pode ser a fonte de um computador velho, como a do experimento “Linhas de indução do campo magnético”);
1 pedaço de fio de cobre rígido com cerca de 10 cm de comprimento;
1 metro de fio de cobre bem fininho que pode ser retirado de uma bobina danificada; bobinas com fio fino normalmente são encontradas em transformadores como aqueles usados em reatores de lâmpadas fluorescentes;
suportes verticais;
2 cabos feitos de fios condutores.

 

 

Mãos à obra

Passo 1
Montando uma balança de corrente

Corte um pedaço de 10 cm de fio rígido de cobre e retire seu isolamento.

Extraia cerca de um metro de fio de cobre bem fininho de uma bobina danificada e divida esse fio em duas metades iguais.

Raspe as extremidades de cada segmento do fio fininho para retirar o esmalte isolante e conecte esses segmentos às extremidades do fio rígido. Prenda as outras extremidades dos fios fininhos aos suportes verticais, de modo a fazer uma balança. Use cabos de fios condutores para ligar as outras extremidades dos fios fininhos aos terminais da fonte de tensão.

Ligue a fonte de tensão e verifique se os fios resistirão à corrente elétrica. Pode ser que o esmalte do fio se queime nesse momento. Se o fio não se romper, isso não trará problema.

Aproxime o ímã do pedaço de fio de cobre rígido para mostrar que existem forças de atração ou repulsão entre os polos do ímã e o pedaço de fio. Inverta o sentido de corrente e peça aos alunos para observar o comportamento do fio.

 
Passo 2
Investigando as características da força magnética que atua no filamento de uma lâmpada incandescente

Enrrosque a lâmpada incandescente de filamento reto no soquete e conecte-o à tomada de uma extensão.

Deixe a lâmpada repousada sobre a base do retroprojetor. Você pode optar por mantê-lo desligado durante toda a experiência. A luz da lâmpada incandescente é suficiente para projetar uma imagem do filamento na tela. Se você ligar o retroprojetor, os alunos poderão visualizar melhor a montagem e o que suas mãos estão fazendo com o ímã.

Com a lâmpada acesa, aproxime o ímã de seu bulbo e modifique sua posição até conseguir um padrão de movimento como o que está mostrado nas fotografias da página seuinte.

Experimente ainda deixar o retroprojetor desligado com apenas a lâmpada acesa.

Pergunte aos estudantes que tipo de forças estariam atuando no filamento da lâmpada para que ela se comportasse desse modo.

 

 

 O que acontece

 

Em uma balança de corrente, como aquela que nós confeccionamos e utilizamos no passo 1, surge uma força magnética sobre o fio de cobre percorrido por corrente elétrica. A direção e o sentido dessa força podem ser previstos com a “regra do tapa”. Para uma dada orientação do ímã e para uma corrente direta (DC), a força entre o ímã e o fio provocará a atração ou a repulsão do fio. Mudando-se a orientação do ímã ou o sentido de circulação da corrente no fio, alterna-se a interação de uma força de atração para uma força de repulsão, ou vice-versa.
Na experiência com a lâmpada, a corrente que circula pelo filamento é alternada (AO). A frequência de oscilação da corrente é 60 Hz, isto é, 60 vezes a cada segundo, a corrente muda de sentido e retorna ao sentido original. Como resultado, a interação alterna-se rapidamente entre forças de atração e repulsão e é isso que provoca a oscilação do filamento.

 

Para saber mais

 

A “regra do tapa” e as características da força magnética entre fios percorridos por corrente elétrica e campos magnéticos gerados por ímãs é um dos temas estudados pelos alunos no ensino médio. Em geral, todos os livros didáticos voltados para esse segmento do ensino apresentam um tratamento adequado desses temas.

 

 

Referência: Matheus, A.L.; Reis, D.D; Paula, H.F. e- "Ciência na tela experimentos no retroprojetor".

 

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