Sociedade Portuguesa de Física
Olimpíadas de Física
Etapa Regional
3 de maio de 2014
Duração: 1 h 25 min
PROVA EXPERIMENTAL - Escalão B
Material: Bússola, pilha de 4,5V, multímetro na função de miliamperímetro, 4 resistências
elétricas, fio condutor e cabos elétricos de ligação.
Falar sobre Campos Magnéticos
1. Quando temos à nossa disposição uma bússola, uma pilha, um fio condutor, um multímetro
selecionado como miliamperímetro e várias resistências, podemos falar sobre campos
magnéticos. Na figura abaixo temos a presença de um campo magnético fixo e podemos criar
outro. a) Qual o campo fixo? b) Como se cria o outro campo?
2. Montando o circuito abaixo podes analisar que relação existe entre a corrente elétrica e o
desvio da agulha da bússola fazendo medições para cada uma das resistências dadas.
Notas:
1 -Com o fio de cobre dá 5 a 6 voltas (espiras) em torno da bússola. Enrola o fio sempre no mesmo
sentido. Faz o enrolamento junto à direção da agulha, colocando esta o mais perto possível da posição
0º.
2- A ligação com o crocodilo à bateria pode servir de interruptor, estabelece esse contacto só quando
estiveres preparado para fazer uma medição.
3. Desenha um esquema que represente o circuito elétrico apresentado na figura anterior.
Utiliza para cada elemento do circuito os símbolos convencionados.
4. Para observar a relação entre a intensidade da corrente elétrica I no circuito e o
campo magnético resultante, mede e regista, numa tabela, o valor do desvio angular da agulha
da bússola para diferentes correntes elétricas. Para obter diferentes correntes socorre-te das 4
resistências dadas. Faz um gráfico do desvio angular da agulha da bússola em função
da corrente elétrica θ(I).
5. a) Quando fazes uma medição o valor obtido tem uma incerteza associada. Qual a
designação desta incerteza e quais os seus valores nesta situação?
b) Para uma das condições de medida de θ (I) faz 5 medições de ângulo para a resistência
introduzida. Determina também a incerteza associada ao número de medições. Qual a
designação que dás a esta incerteza?
c) Entre as incertezas determinadas nas alíneas anteriores qual é a determinante neste caso
concreto? Marca-a no gráfico que fizeste na questão 4.
6. O que sucederia à intensidade do campo magnético se o número de espiras fosse maior?
7. a) Representa, num esquema, a direção do fio de cobre enrolado na bússola, o sentido da
corrente elétrica e a direção e sentido do campo magnético por ela criado; b) Na experiência a
orientação final do campo é esta? Justifica.
8. a) Seja N o número de espiras usado no enrolamento, e R o raio médio de cada espira, então
o campo magnético no centro da espira, considerada como circular, vale B=µ0IN/(2R), onde
µ0=4πx10-7 T m/A é a permeabilidade magnética no ar. Quanto vale o raio médio da espira
que usaste?
b) No cálculo anterior foram feitas várias aproximações e por isso não podemos dizer que se
obtém o campo magnético, mas que se pode determinar apenas uma ordem de grandeza.
Quais foram as aproximações mais importantes?
c) Usando o gráfico do trabalho experimental, determina a ordem de grandeza da componente
horizontal do campo magnético terrestre.
Para determinar o valor da resistência que introduzes no circuito usa o código de cores:
Multiplicador: 10cor
Nesta imagem temos: 47x103 Ω ± 10%
Código de Cores
0
Preto
5
Verde
Tolerância
1
Castanho
6
Azul
Prata-10%
2
Vermelho
7
Violeta
Ouro-5%
3
Laranja
8
Cinzento
S/faixa-20%
4
Amarelo
9
Branco
(Nota: numa folha a preto e branco, não se vê as cores deste exemplo, que são: amarelo, violeta, laranja, prata)