Tubo Eletromagnético

O experimento realizado com o tubo antigravidade é bem simples de ser realizada, entretanto, apesar de da sua simplicidade, pode ser trabalhado diversas equações que envolvem Cinemática e conceitos de Dinâmica nos primeiros anos do Ensino Médio. Também pode ser trabalhado nos terceiros anos a parte relacionada a eletromagnetismo .

Explicação Teórica

Trata-se de um experimento demonstrativo referente à verificação das leis sobre indução eletromagnética através do abandono de um ímã dentro de um tubo condutor posto verticalmente. Ao ser abandonado dentro do tubo condutor, o ímã desce com velocidade significativamente menor que se estivesse em queda livre (pode ser comprovado se jogado dentro de um tubo não condutor).

Por que isso acontece?

•Vamos partir do principio que o tubo seja equivalente à sobreposição de inúmeras espiras;

•A velocidade do ímã depende diretamente da dimensão e magnetividade do ímã, assim como a dimensão e condução do tubo;

•O ímã sofre uma força magnética proporcional a sua velocidade em relação ao tubo e contraria aos seu movimento;

•A existência de uma força eletromotriz (e) sobre um circuito fechado causa uma corrente elétrica na espira;

•Há uma variação do fluxo magnético em uma espira imaginária no tubo, abaixo do ímã. Essa variação gera uma corrente circular na espira que se opõe ao fluxo magnético, repelindo o ímã;

•Por consequência, na espira logo acima do ímã, o fluxo diminui com o afastamento do ímã, gerando uma corrente contrária da qual irá atraí-lo;

•O movimento do ímã em paralelo ao tubo ocorre devido à ação da força da corrente induzida. Esta força o mantém no centro do tubo condicionando a ter um atrito desprezível;

•Quanto maior a velocidade, impulsionada pela ação da gravidade natural, maior será a força eletromotriz exercida em oposição ao movimento do ímã. Esta condição resulta em uma velocidade constante.

Pode constatar que a aceleração tende a zero quando se aumenta o tamanho do tubo. Isso porque diminuem os chamados erros experimentais, visto que o tempo torna-se maior, representando uma menor porcentagem de erro.

Referências

FUKE, Luiz Felipe e YAMAMOTO, Kazuhito. Eletricidade. 1 Ed. São Paulo: Saraiva, 2010.

HALLIDAY, RESNICK, WALKER. Fundamentos de Física. Vol. 3. 8 ed. Editora LTC, 2009.

BISCOULA, Gualter José, Física 3. 2 Ed. São Paulo: Saraiva 2013.

GOOGLE, Imagens.

PINTO, Alexandre Gomes. A frenagem eletromagnética de um ímã caindo em um tubo condutor. Universidade Estadual de Campinas, 2012.

SILVEIRA, Fernando Lang da, LEVIN, Yan e RIZZATO, Felipe Barbedo. A frenagem eletromagnética de um ímã que cai. Instituto de Física – UFRGS, 2007.

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