Tabela de Fio de Cobre Esmaltado

A tabela de fio de cobre esmaltado serve para orientar o consumidor sobre a capacidade do fio de conduzir uma certa corrente e gerar uma certa diferença de potencial elétrico, levando em conta a sua resistência, ligada a cada diâmetro e ao comprimento do fio.  

Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfqzMAI/tabela-fio-esmaltado

Lei de Ohm

A corrente que uma bateria pode fazer um fio conduzir é similar ao escoamento de água que uma bomba tem a capacidade de fazer através de um cano, maiores pressões levam a maiores vazões de água, como maiores voltagens de baterias levam a maiores correntes elétricas. A corrente é diretamente proporcional a diferença de potencial elétrico V. Logo uma bateria de 12 V leva o dobro da corrente de 6 V, quando cada uma é ligada ao mesmo circuito.

Em um cano d’água, a vazão não é determinada apenas pela pressão da bomba, mas também é afetada pelo comprimento e pelo diâmetro do cano. Canos mais longos e estreitos oferecem maior resistência ao movimento da água e levam a menores vazões para uma dada pressão da bomba. Uma situação também análoga ao que ocorre em circuitos elétricos e, para lidar com essa situação, introduzimos o conceito de resistência elétrica.  A resistência elétrica é definida  em termos de duas ideias que já foram discutidas a diferença de potencial elétrico e a corrente elétrica.

Figua 1: Bomba D’água

Fonte:https://www.apontador.com.br/local/sp/santos/construcao/C403318F492E4U2E4D/mabru_bombas_d_agua_santos.html

A resistência (R) é definida como quociente entre a diferença de potencial elétrico V aplicada entre um mínimo pedaço de material e a corrente I que atravessa o material.

                                                                                  R=V/I

   A unidade de resistência no SI é o volt por ampere, chamado de ohm e representado pela letra grega ômega (Ω).

Figura 2: Circuito em que um resistor percorrido por uma corrente

Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-ohm.htm

Assim como o escoamento de água que passa pelo cano, gerado pela bomba, onde as maiores pressões geram as maiores vazões, no  projeto em desenvolvimento uma maior diferença de potencial elétrico gera uma maior corrente que irá percorrer o fio de cobre, sofrendo influência do diâmetro do fio e seu comprimento, de forma que a corrente seja uniforme sem muitas resistências,  para  que a corrente tenha uma intensidade sufuciente para gerar uma diferença de potencial elétrico e por sua vez um campo magnético que induza os demais objetos que deveram ser utilizados de alguma forma,  para provar os efeitos de tal campo.   

Figura 3: Anel de Thomson acoplado a um circuito.

Fonte:http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_2_5_JumpingRing.html

Referências Bibliográficas:

CUTNELL, Jonh D., Física Volume 2/ Jonh D. Cutnell, Kenneth W. Jonhson, Rio de Janeiro, LTC, 2006.

                                                                   

Leis de Newton

A partir do momento em que um corpo é analisado em relação a outro observando a dinâmica do movimento, se o corpo está parado ou se está em movimento e o que proporcionou tal movimento, se há uma relação entre o movimento e a força que o gerou e se essa força pode proporcionar uma reação proporcional, além da ação da gravidade em todos esses processos, todos são conceitos referenciados nas leis de Newton.

A primeira Lei de Newton é conhecida como Princípio da Inércia, faz a seguinte declaração: “Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento”.

Dessa forma, pôde-se concluir que o corpo apenas modifica seu estado de inércia se alguém ou alguma coisa aplicar uma força não nula nele, ou seja, a tendência do corpo é de permanecer parado ou em movimento sem qualquer influência de externos.  

A segunda Lei de Newton é conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica é definida da seguinte forma: “Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que eles não produzem aceleração igual”.

A segunda Lei de Newton é proporcional ao produto da massa pela aceleração, afinal a força aplicada deve ser proporcional para mover a massa, a fórmula matemática que define tal conceito é seguinte:

                                                            

F é a Força resultante (em Newtons).

M é a massa do corpo onde está sendo aplicado a força (em quilogramas).

A é a aceleração adquirida (em metros por segundo ao quadrado).

A terceira Lei é conhecida como Príncipio da Ação e Reação define que se uma força atua em um módulo e direção definidos, sempre haverá uma força contrária com a mesma direção e módulo atuando sobre o corpo atuante. “As forças atuam em pares, para toda força de ação, há uma força de reação.”

Os conhecimentos dessa lei também tem sua importância no desenvolvimento do nosso projeto, pois os anéis que tendem a se movimentar de acordo com o sentido do campo magnético, seja um movimento de repulsão ou atração, exercendo uma força sobre esses objetos para vencer a inércia destes e gera uma dinâmica de movimento, essa funcionalidade do campo magnético deve ser empregada em nosso protótipo.

Figura 1: Efeito da levitação da argola

Fonte: http://www.italpro.com.br/levantadores-magneticos/como-ocorre-a-levitacao-magnetica/

Referências Bibliográficas:

Acessado em 25 de Julho: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php

TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 5.ed. LTC, 2006.

Lei de Kirchhoff

Circuitos elétricos que contém resistores em grande quantidade podem ser analisados em combinação com grupos individuais em série e em paralelo. Mas há resistores, com um maior índice de complexidade, em que não existem dois resistores em série ou em paralelo. Para tais circuitos foram empregados métodos diferentes do método série – paralelo estes decorrentes da lei de Kirchhoff, que podem ser aplicadas em qualquer circuito.Nessa lei, constam duas regras, também conhecida como a primeira lei de Kirchhoff, a lei dos nós e a lei das malhas, conhecida como segunda Lei de Kirchhoff, sendo que a lei dos nós é uma aplicação da conservação da carga elétrica à carga elétrica no circuito. Já a lei das malhas é uma aplicação do princípio da conservação de energia ao potencial elétrico que existe em vários lugares em um circuito.

A lei dos nós declara: “a corrente total que chega ao nó deve ser igual à corrente total que sai do nó, ou seja, a soma dos módulos das correntes que chegam a um só nó é igual à soma dos módulos das correntes que saem do nó”. Essa lei baseia-se no conceito de que a carga elétrica se conserva, então como não há acumulação de carga no nó, carga total a cada segundo deve ser igual a carga total que o deixa.

Essa lei é referente à acumulação de carga é representada matematicamente pela seguinte fórmula:

                                                                 

Fonte: http://www.crkautomacao.com.br/pt-br/artigos/leis-de-kirchhoff

Já a lei das malhas expressa: “a conservação de energia em termos de potencial elétrico e afirma que, para uma malha de circuito fechado, o total de todas as elevações de potencial é igual ao total de todas as quedas de potencial”.

A representação matemática da segunda lei é representada através da soma algébrica das forças eletromotrizes em qualquer malha que se iguala assoma algébrica das quedas de potencial ou dos produtos da corrente pela resistência (IR) da malha (observação: a figura é apenas para ilustra fórmula aplicada ):

Fonte: http://www.crkautomacao.com.br/pt-br/artigos/leis-de-kirchhoff

As leis de Kirchhoff podem atender aos propósitos do nosso projeto por se tratar de um circuito diferenciado, que não se assemelha aos de série e em paralelo, pretende conservar energia, de forma que a corrente emitida pela fonte e o potencial elétrico possam ser conservados no fio, para que o processo de indução ocorra de maneira eficiente e segura. Pois um dos objetivos do protótipo é criar um campo magnético pra que possam haver um fluxo magnético e este reagir a diferentes materiais de diferentes formas.

Figura 1: Ilustração que demonstra o processo de levitação no Anel de Thomson

Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAOw4AB/levitacao-magnetica?part=2

Referências Bibliográficas:

CUTNELL, Jonh D., Física Volume 2/ Jonh D. Cutnell, Kenneth W. Jonhson, 6a Edição, Rio de Janeiro, LTC, 2006.

                                                                    

Lei de Lenz

O sentido da força eletromotriz induzida define o sinal de menos na lei de Faraday, vista na publicação anterior, isto pode ser obtido através da convenção de sinal, ou isto pode ser obtido pelo processo em que a força eletromotriz induzida e a corrente devem ser em sentidos opostos ao movimento do imã, como é descrito pelo principio geral da física descrito pela lei de Lenz.

A lei de Lenz dita: “A força eletromotriz tem sentido tal que se opõe, ou tende a se opor, á variação que a produz”.

Figura 1: Ilustração em que descreve a Lei de Lenz.

Fonte: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/12613/05_teoria.htm

A corrente induzida no anel produz uma um campo magnético próprio, esta deve exercer uma força para a direção esquerda sobre o imã nas proximidades. O anel, (considerado como principal artíficio do nosso protótipo), age como um pequeno imã com seu pólo norte á esquerda e seu pólo sul á direita. Em pólos iguais há uma repulsão, então o momento magnético induzido no anel repele o imã, se opondo assim ao movimento em direção do anel. A velocidade em que ocorre a indução pode mudar de acordo com a posição do movimento do imã, o que de certa forma poderia aumentar a eficiência do processo de atração.

Definindo o que ocorre, outra definição da lei de Lenz seria: “quando um fluxo magnético através de uma superfície varia, o campo magnético devido a qualquer corrente induzida e produz um fluxo próprio, através da mesma superfície e de sinal oposto á variação inicial do fluxo”.

No projeto que deve ser desenvolvido, foi proposta a análise de um campo magnético, de que forma ocorre a indução, a partir do sentido da força eletromotriz induzida, como se organizam os pólos e de que forma ocorrem as variações, ou seja, se irá haver repulsão ou atração por parte do anel e da superfície, de que forma isso vai ocorrer, observando a posição dos dois e até mesmo a velocidade e intensidade em que o processo ocorrerá. Todos esses processos redigidos pela lei de Lenz, que indica o funcionamento do sistema em relação ao anel e por isso o estudo dessa lei é fundamental para o sucesso do protótipo.

Figura 2: Ilustração que explicita como deve ocorrer o processo no Anel de Thomson.

Fonte: http://www.exerciciosresolvidos.net/disciplina/lei-de-lenz/tag                  

Referências Bibliográficas:

TIPLER, Paul Allen, 1933- Física para cientistas e engenheiros, volume 2: eletricidade e magnetismo, óptica, 6a Edição, Rio de Janeiro, LTC, 2013.