Curiosidade sobre o eletroímã

O inventor do eletroímã de prego foi o matemático e físico André-Marie Ampère, que contribuiu para que o eletromagnetismo se consolidasse. Suas pesquisas sobre os fenômenos elétricos e magnéticos foram apresentadas em conjunto na obra: Teoria dos Fenômenos Eletrodinâmicos, inteiramente deduzida da experiência, publicada em 1826. A descoberta de que dois fios condutores atravessados por uma corrente elétrica exercem ações recíprocas um sobre o outro foi apresentada por Ampère, na Académie des Sciences, em Paris, no dia 18 de novembro de 1820. De setembro a novembro do mesmo ano, apresentou à Academia vários outros trabalhos, estabelecendo as bases científicas do eletromagnetismo. 

Pouco depois de François Jean Dominique Arago haver descoberto que o ferro adquiria propriedades magnéticas nas proximidades de uma corrente elétrica, Ampère teve a ideia de envolver uma barra de ferro com um fio enrolado em hélice, criando, assim, o primeiro eletroímã. 

Fonte: http://educacao.uol.com.br/biografias/andre-marie-ampere.jhtm

Relatório: Objetivo do Trabalho

Construir um eletroímã de prego utilizando fio de cobre e uma pilha, cumprir a prova mínima, que era levantar 40 clipes e aprender na prática conceitos físicos como magnetismo e eletricidade.

Descrever os Materiais Utilizados na construção do eletroímã.

• Prego de 14,5 cm. 
• Fio de cobre esmaltado e lixado nas pontas. 
• Pilha de 1,2 V. 
• Lixa. 
• Fita isolante. 

Descreva em 6 passos a construção do eletroímã e seu procedimento de interação com ele.

1. Pegue um prego de 15 cm (de preferência de ferro que é um bom condutor);

2. Pegue 8 metros de fio de cobre esmaltado;

3. Pegue um pedaço de fita isolante; coloque-a onde você irá enrolar o fio;

4. Enrole os 8 metros do fio de cobre esmaltado bem apertado em cima da fita isolante;

5. Descasque as duas pontas do fio de cobre para o esmalte do fio não interferir na transferência de carga para o resto do fio;


6. Pegue uma pilha de 1,2 volts, coloque os polos positivo e negativo em contato com o fio, segurando com os dedos. Use alguma proteção nos dedos, porque pode queimar.

Por que um material que não é ímã se torna magnético?

Podem adquirir magnetismo na presença de um campo magnético sendo assim considerado um imã artificial, e ganham características que os subdivide em: permanentes, temporais ou eletroímãs.

• Um ímã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são chamados ferromagnéticos.
• Um ímã temporal tem propriedades magnéticas apenas enquanto se encontra sob ação de outro campo magnético, os materiais que possibilitam este tipo de processo são chamados paramagnéticos.
• Um eletroímã é um dispositivo composto de um condutor por onde circula corrente elétrica e um núcleo, normalmente de ferro. Suas características dependem da passagem de corrente pelo condutor; ao cessar a passagem de corrente cessa também a existência do campo magnético.

(Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/CampoMagnetico/imasemagnetos.php)

Coleta de Dados.

Experimento	Comprimento  do prego	d.d.p.	Número de Espiras	Clipes Atraídos	Força de Atração
1	14,5 cm	1,5 V	260	59	0,40 N
2	14,5 cm	1,2 V	260	76	0,52 N
3	14,5 cm	1,5 V	153	47	0,32 N
4	14,5 cm	1,2 V	153	131	0,90 V
5	14,5 cm	1,2 V	213	86	0,59 N

Faça comentários sobre os dados encontrados na tabela.

O melhor resultado foi com a pilha recarregável e com 153 espiras, uma vez que atraiu 131 clipes. Atribuímos isso ao fato de que a pilha recarregável tem carga maior e o número de espiras bom. Com 213 espiras talvez o fio tenha se tornado muito resistivo e tenha dissipado a energia da pilha.

Qual a maior dificuldade do grupo para a construção do eletroímã ? Justifique.

A maior dificuldade encontrada pelo grupo no projeto do eletroimã de prego foi a escolha do número de espiras, por exemplo, só definimos um número que ao nosso ver era o melhor depois de muitos testes, fazendo com que essa dificuldade fosse superada. A escolha da pilha também foi um desafio porque pelas pesquisas feitas pelo nosso grupo verificamos que a escolha da pilha ideal era algo relativo, ou seja opção de cada grupo, porque muitas vezes vimos que pilhas normais obtiveram resultados melhores que pilhas recarregáveis por exemplo. Depois dessas dificuldades da dúvida do grupo em relação aos materiais entendemos que o conjunto que é o grande diferencial tornando assim o material ideal relativo e dependente de inúmeros testes.

Faça uma descrição da evolução do seu projeto

Já postado anteriormente no blog.

Descreva pelo menos 5 conteúdos em Física, utilizados para este trabalho. Deixe claro em qual momento foi utilizado.

• Força magnética - O campo magnético gerado pela pilha e pelo fio de cobre no momento em que o fio toca as extremidades da pilha, criando o campo proporcionando ao prego a condição de atrair os clipes.
• DDP ou tensão elétrica - mede a intensidade da tensão ou potencial elétrico de uma pilha, no eletroímã é a voltagem da pilha usada pelo grupo.
• Peso - é a força com o que a Terra atrai um corpo, calculada pela massa do corpo vezes a gravidade. Foi usada para calcular o peso dos clipes atraídos pelo eletroímã.
• Força de Atração - a capacidade de um corpo atrair outro corpo, foi usada no momento em o prego atrai os clipes de papel.
• Condução Elétrica - capacidade de deslocamento de elétrons, no eletroímã isso acontece entre uma ponta a outra do fio de cobre.

Conclusão Final

Nosso grupo concluiu que o que leva verdadeiramente ao sucesso do projeto do eletroímã de prego é o conjunto, ou seja, não temos como definir a melhor pilha ou o melhor fio de cobre, por exemplo, o conjunto dos melhores materiais deve ser evidenciado em cima de testes, fazendo com que o grupo obtivesse a melhor junção desses materiais no final. Entendemos que o eletroímã, que para nós hoje parece algo simples, revolucionou o que se sabia sobre eletromagnetismo, nos dando a consciência de que estavámos trabalhando em algo que nos permitiu ter hoje o telefone, os autofalantes, o microfone e outros instrumentos que usaram como base o eletroímã de Ampere, mas, claro com aperfeçoamentos. Essa consciência da sua importância para a história do eletromagnetismo e o entendimento de que a pilha, fornecendo energia, passando a ter uma corrente elétrica pelos fios e também um campo magnético criado naquele espaço do eletroímã nos deu uma maior eficácia no aprendizado de eletricidade e magnetismo e a correlação entre eles. O melhor resultado obtido pelo grupo foi o de 122 clipes atraídos e isso nos deixou satisfeitos, além de nos classificar para a segunda fase da competição de eletroímãs. Isso revela que o grupo foi bem sucedido na junção dos materiais e na organização do projeto.

Atividades da semana

No dia 13 de março, foi feito o segundo projeto do eletroímã de prego. Fizemos várias mudanças, como aumentar o prego de 11 cm para 14,5 cm, trocar o fio do ultimo experimento por um fio de cobre desencapado e esmaltado (lixado apenas nas pontas) e também aumentar a quantidade desse fio. Conseguimos melhores resultados e atribuímos isso as mudanças de material do projeto.

No dia 16 de março, realizamos os testes com os mesmos materiais do segundo projeto, mas com pilhas diferentes. Usamos por exemplo pilhas grossas recarregáveis e uma pilha palito recarregável e tivemos ótimos resultados. Utilizamos também fita isolante em cima do fio de cobre e também no prego antes de colocar o fio e observamos que o numero de clips atraídos foi maior. Essa ideia veio da leitura de blogs de anos anteriores. 

Nossa estimativa para segunda-feira, que é o teste final, é de conseguir atingir a prova mínima e, mais do que isso, sentirmo-nos satisfeitos com o nosso projeto independente da colocação em que ficarmos.

Seguem algumas fotos:

Eletroímã

Hoje tentamos pela primeira vez construir o eletroímã de prego. Levamos três pilhas (duas AA e uma C, todas de 1,5 V), um prego de ferro de 11cm e um fio de cobre (não esmaltado e emcapado).
Depois de perceber a corrente elétrica que passa pelo fio quando ele está em contato com a pilha, enrolamos o fio no prego. Uma característica é que o cobre fica quente, por isso é importante proteger os dedos.
Como dispúnhamos de poucos clipes, ainda não temos certeza de quantos o nosso eletroímã é capaz de atrair. Dos 22 que tínhamos, o prego atraiu 14. Depois, ele conseguiu atrair, com a pilha maior, as outras duas pilhas. Tentamos enrolar de novo, para que houvesse mais área da superfície do prego disponível para atrair; também descascamos mais o fio na região perto da pilha, mas não observamos melhora.
Além disso, pesquisamos pilhas na internet. Para os próximos dias, queremos procurar pilhas mais eficientes, conseguir um prego maior e mais clipes para poder testar.
Abaixo algumas fotos: