OBSERVANDO A FORÇA MAGNÉTICA ENTRE CORRENTES PARALELAS

## OBSERVANDO A FORÇA MAGNÉTICA ENTRE CORRENTES PARALELAS

Aldebaran Rocha Rosa [aldebaranrr@bol.com.br] a João Batista Garcia Canalle [canalle@uerj.br] a Adelino Carlos Ferreira de Souza [carlinho@uerj.br] a

a Instituto de Física - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

## RESUMO

No ensino médio e nas disciplinas introdutórias de eletricidade e magnetismo de graduação do curso de física estuda-se que condutores retilíneos portando correntes sob a ação de campo magnético constante e homogêneo sofre a ação da força magnética dada por F = i L x B [1], onde L é um vetor com mesmo sentido da corrente i e tem módulo igual ao comprimento do fio que está imerso no campo magnético B .

A conceituação de força magnética nestas situações geralmente é bem explicada nos livros didáticos. Neste trabalho apresentamos duas sugestões de como demonstrar experimentalmente, a ação da força magnética entre correntes paralelas, usando materiais de baixo custo, simples de serem obtidos e montados.

Na seção 1 apresentamos uma montagem para demonstrar a repulsão de dois condutores quando percorridos por correntes paralelas em sentidos opostos e na seção 2 uma montagem para demonstrar a atração de condutores portando correntes paralelas de mesmo sentido.

## 1. A força magnética entre condutores paralelos percorridos por correntes elétricas de sentidos opostos.

## 1 . 1 Objetivo

O objetivo desta montagem é demonstrar experimentalmente, de forma qualitativa, a repulsão de dois condutores paralelos quando percorridos por correntes elétricas de sentidos opostos. Desenvolvemos o experimento com material de baixo custo, de fácil acesso e com uma montagem bem simples. Canalle e Neto [2] e Canalle e Moura [3] já haviam sugerido uma forma de demonstrar este fenômeno, mas a montagem descrita a seguir possui as vantagens de se eliminar ao máximo as influências externas sobre as tiras, e em fixar a garrafa e as tiras de forma que elas não sofram qualquer alteração de suas posições devido ao manuseio do experimento, não p rejudicando assim a observação desejada.

## 1 . 2 Material utilizado

Duas garrafas transparentes de refrigerante de dois litros, um pedaço de madeira de aproximadamente 30 cm x 20 cm x 1 cm, dois suportes para duas pilhas pequenas, quatro pilhas pequenas, um interruptor de campainha com caixa tipo externa, papel alumínio e fios.

## 1 . 3 Descrição da Montagem

## · A tira

Corte uma tira de papel alumínio de 10 mm de largura e 80 cm de comprimento, corte também duas tiras de lata de refrigerante de 9 cm x 0,5 cm e l ixe suas superfícies de modo a retirar

o esmalte (tinta) que as recobrem, fixe com fita adesiva nas duas pontas da tira de papel alumínio as tiras de lata de refrigerante em um pedaço de palito de picolé de 2 cm de comprimento, este palito serve para separar as pontas da tira quando colocada dentro da garrafa conforme mostra a figura (1).

## · A fixação

Faça dois furos na madeira na parte debaixo da garrafa com 1 cm de distância entre eles. Passe um pedaço de barbante por um dos furos da madeira e da garrafa e retorne o barbante ao outro furo da garrafa e da madeira de forma que o barbante fique fora da garrafa. Passe uma abraçadeira plástica de 10 cm de comprimento pelos furos da madeira e da garrafa de forma que esta fique bem fixa na madeira. Passe a tira de alumínio pelo barbante e puxe o mesmo até o final da garrafa, cuidadosamente para que a tira não se rasgue. Faça um furo na tampinha da garrafa de 10 mm x 5 mm, passe as tiras de lata de refrigerante por este furo. Fixe as tiras de lata de refrigerante na tampinha da garrafa com uma abraçadeira plástica com 10 cm de comprimento, de forma que a tira não fique muito esticada, conforme mostra a figura (1).

## · A ligação elétrica

Utilize dois fios flexíveis, identifique-os por fio1 (de pontas A e B) e fio 2 (de pontas C e D). Na ponta A do fio 1 e na ponta C do fio 2 solde um conector tipo jacaré em cada uma. Ligue quatro pilhas pequenas em série utilizando dois suportes para pilha desse tipo. Ligue a ponta D do fio 2 em um dos fios do suporte e o outro fio do suporte ligue em um interruptor de campainha junto com a ponta B do fio1. Ligue os conectores jacaré nas tiras de lata de refrigerante, conforme mostra a figura (1).

## 1 . 4 Observação do fenômeno

Quando apertamos o interruptor de campainha, uma corrente elétrica irá circular pela tira de papel alumínio, de forma que em uma parte da tira ele percorre em um sentido e na outra em sentido contrário, e como as tiras não estão muito esticadas, poderemos observar nitidamente o movimento de repulsão entre elas.

Figura 1: Esquema da montagem para demonstrar a repulsão de condutores devido a correntes paralelas de sentidos contrários Dentro da garrafa PET está a tira na forma de um 'U'.

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## 2. A força magnética entre condutores paralelos percorridos por correntes no mesmo sentido.

## 2 . 1 Objetivo

O objetivo desta montagem é demonstrar experimentalmente, de forma qualitativa, a atração de dois condutores paralelos quando percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido. O experimento foi desenvolvido com material de baixo custo, de fácil acesso e com uma montagem simples. Canalle e Neto [1] e Canalle e Moura [2] já haviam sugerido uma forma de demonstrar este fenômeno, mas a montagem descrita a seguir possui as vantagens de: a) eliminar ao máximo as influências externas sobre as tiras, b) não se dividir as correntes como Canalle e Neto [1] e Canalle e Moura [2] fizeram, c) fixar a garrafa e as tiras de forma que elas não sofram qualquer alteração de suas posições devido ao manuseio do experimento, não prejudicando assim a observação desejada.

## 2 . 2 Material utilizado

Duas garrafas transparentes de refrigerante de dois litros, um pedaço de madeira de aproximadamente 30 cm x 20 cm x 1 cm, quatro suportes para duas pilhas pequenas, oito pilhas pequenas, dois interruptores de campainha com caixa tipo externa, papel alumínio e um metro de fio flexível.

## 2 . 3 Descrição da Montagem

## · A garrafa

Corte uma garrafa de refrigerante a aproximadamente 10 cm de sua base, corte também a parte de cima de outra garrafa a aproximadamente 10 cm de sua 'boca' e fixe com fita adesiva na outra garrafa em que foi cortada a base, de forma que fique com uma garrafa de duas 'bocas', conforme mostra a figura (2). Faça um furo em cada tampinha de aproximadamente 10 mm x 5mm.

## · A fixação

Faça dois furos na madeira de aproximadamente 1,0 cm de distância entre eles, e também na parte de baixo da base que foi cortada da garrafa. Com uma abraçadeira de 10 cm fixe esta base na madeira. Fixe na madeira com parafuso ou cola uma caixa para interruptor tipo externa, conforme mostra a figura (2).

## · As tiras

Corte duas tiras de papel alumínio de 10 mm de largura e 40 cm de comprimento, corte quatro tiras de lata de refrigerante e lixe suas superfícies de modo a retirar o esmalte (tinta) que as recobrem. Fixe as tiras de lata de refrigerante nas pontas das tiras de papel alumínio, em dois palitos de picolé juntos, de 2 cm de comprimento cada, conforme mostra a figura (2). Insira as tiras na garrafa de duas 'bocas' e passe as tiras de lata de refrigerante pelos furos das tampinhas e prendendo-as com abraçadeira de 10 cm de forma que as tiras de papel não fiquem muito esticadas dentro da garrafa.

## · A ligação elétrica

Utilize quatro fios flexíveis, identifique-os por fio1 (de pontas A e B), fio 2 (de pontas C e D), fio 3 (de pontas E e F) e fio 4 (de pontas G e H). Na ponta A do fio 1 solde um conector tipo jacaré da cor vermelha e na ponta C do fio 2 solde um conector tipo jacaré da cor preta. Faça um furo na base da garrafa fixada e passe a ponta B do fio 1 por ele. Ligue quatro pilhas pequenas em série utilizando dois suportes para pilha desse tipo. Ligue a ponta D do fio 2 no fio preto do suporte, o fio vermelho do suporte ligue em um interruptor de campainha junto com a ponta B do fio1. Faça o mesmo procedimento para os fios 3 e 4, conforme mostra a figura (2). Ligue os conectores jacaré nas quatro tiras de lata refrigerante de forma que na parte de cima da garrafa fique com os jacarés de mesma cor e de baixo também.

## 2 . 4 Observação do fenômeno

Quando apertamos os dois interruptores de campainha ao mesmo tempo, duas correntes independentes e de mesmo sentido irão percorrer as tiras de alumínio, e veremos nitidamente a atração entre as tiras.

Fig. 2: Esquema da montagem para demonstrar a atração de condutores devido a correntes paralelas de mesmo sentido.

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## 3. Conclusões

Acreditamos que as duas montagens apresentadas sejam uma ótima forma de ajudar os professores de ensino médio e de graduação a mostrar a ação da força magnética entre dois condutores paralelos quando percorridos por correntes de mesmo sentido ou de sentidos opostos.

O uso das tiras de papel alumínio, por serem extremamente leves e flexíveis permite vermos o fenômeno de atração/repulsão de correntes paralelas com o uso de algumas pilhas pequenas.

Enquanto na montagem 1 bastava uma única tira suspensa dentro da garrafa na forma de um longo 'U', na montagem 2 precisamos 2 ligações independentes para fazer as correntes fluírem na mesma direção e sem que se dividam (como fizeram os autores anteriormente citados). Assim sendo, o fenômeno da atração dos condutores fica em muito amplificado.

Um ponto crítico das ligações é assegurar a passagem da corrente entre a tira de papel alumínio e a tira de lata de refrigerante, sendo que esta é usada para facilitar a ligação entre ela e os conectores tipo jacaré. Obviamente pode-se ligar os conectores jacaré diretamente na tira de papel alumínio, mas este tipo de ligação é pouco resistente.

## 4. Referências

- [1] HALLIDAY, D. e RESNICK, R. e WALKER, J., Fundamentos da Física, vol. 3, Eletromagnetismo, 6ª edição, Editora LTC, 2003.
- [2] CANALLE, J. B. G. e NETO, J. N. da S., Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 23, nº 1, p. 148 -150, março 2001.
- [3] CANALLE, J. B. G. e MOURA, R., Caderno Catarinense de Ensino de Física, 15, nº 2, p. 206209, ago 1998.