Você vai montar uma experiência que permite estudar a ação que sofre um condutor percorrido por corrente elétrica, quando colocado num campo magnético; para essa experiência serão utilizados um ímã em forma de ferradura e um fio de cobre dobrado em forma de U.
Determine o norte e o sul do ímã, utilizando a bússola, e marque o norte com giz, por exemplo.
Faça a montagem indicada na figura 1 com o cuidado de deixar uma das pontas do fio de ligação desligada da pilha. O ímã deve ser apoiado numa arruela de ferro, para facilitar o ajuste da sua posição. Coloque a extremidade norte do ímã embaixo e a extremidade sul em cima.
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| figura 1 |
Nesta experiência, o trecho do condutor retilíneo está representado pelo trecho AB (figura 2); o campo magnético é o campo criado entre os pólos do imã.
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| figura 2 |
Para obter melhores resultados, observe os seguintes cuidados:
Verifique se, na montagem da sua experiência, o fio condutor AB fica perpendicular à face lateral do ímã. Faça ainda com que o fio AB passe entre os pólos do ímã, onde o campo magnético é mais intenso.
Realizados esses ajustes, você está em condições de fazer observações experimentais que lhe permitirão chegar a conclusões importantes.
Estabeleça algumas vezes uma ligação rápida da pilha com o fio. Enquanto o circuito está ligado à pilha, o trecho AB é percorrido por uma corrente.
Q1 -Descreva o que ocorre com o condutor.
Você deve ter observado que o condutor tende a se deslocar para dentro ou para fora do ímã. Se o deslocamento que obteve for para dentro do ímã, inverta a polaridade da pilha, pois iniciaremos a análise do fenômeno para o caso em que o fio tende a se deslocar para fora.
O resultado da experiência mostra que uma força age sobre o condutor e que essa força depende tanto da existência do campo magnético como da existência da corrente elétrica no condutor.
Q2 - Indique no esquema da figura 2 a direção da força que tende a deslocar o condutor.
Você não deve manter a ligação com a pilha por muito tempo, para não gastá-Ia. No entanto, se a ligação fosse mantido por mais tempo, o condutor AB ficaria numa nova posição de equilíbrio, deslocada em relação a sua posição de equilíbrio inicial.
Vamos agora analisar o campo magnético na região do condutor, para compreender melhor o que se passa.
Na figura 3 estão representadas as linhas de campo do ímã num plano. Nesse esquema você pode notar que há uma reta de simetria para as linhas de campo.
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| figura 3 |
Q3 - Esquematize, na figura 3, o vetor 
para alguns pontos pertencentes à reta de simetria.
Q4 - Indique na mesma figura a direção
e o sentido do vetor
no ponto C, que representa a posição do condutor na experiência
que você montou.
Q5 - A corrente elétrica percorre o condutor no sentido de A para B ou de B para A (figura 1)?
A figura 4 representa, em três dimensões, um trecho
do condutor da figura 1 e a força 
sobre ele no ponto C.
Note que o condutor tem forma de U, mas o trecho que está sendo considerado é retilíneo.
Q6 - Indique na figura 4 o sentido da corrente no condutor
e o sentido do campo .
Inverta, agora, com relação à experiência anterior, o sentido da corrente elétrica que atravessa o condutor. Faça a ligação, rápida, com a pilha e observe o novo deslocamento do condutor.
Q7 - Represente, na figura 5, o sentido da corrente,
do campo e da força.
Considere, nos esquemas das figuras 4 e 5, o plano formado pela
direção do vetor
e pela corrente que percorre o condutor.
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| figura 4 | figura 5 |
Q8 - Qual a posição do vetor
com relação a esse plano?
Q9 - O sentido do vetor
é o mesmo nas figuras 4 e 5 ?
A figura 6 mostra em (a) e (b) os dois resultados obtidos, correspondentes às figuras 4 e 5, respectivamente.
Se invertermos o sentido da corrente, o sentido da força
que age sobre o condutor também se inverte, passando do caso (a)
para o caso (b) da figura 6. Você também poderia ter mantido
constante o sentido de i e variado o sentido de
(invertendo as posições dos pólos do ímã).
Da mesma forma notar-se-ia uma inversão no sentido de :
passar-se-ia do caso (a) ao caso (c) da figura 6.
As três situações (a), (b) e (c), que podem
parecer distintas, correspondem na verdade a uma única posição
relativa dos três vetores ,
e .
Q10 -Em torno de que eixo os vetores devem ser girados, para passar do caso (b) para o (c) do figura 6?
Da experiência podemos extrair uma regra prática
para a determinação do sentido da força
que aparece no condutor.
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| figura 6 |
Imagine que você coloca três dedos da mão direita (polegar, indicador e médio) indicando três direções, como mostra a figura 7.
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| figura 7 |
Faça o indicador apontar na direção e sentido
da corrente i e o médio apontar na direção e
sentido do campo magnético .
O polegar representará a direção e o sentido do vetor
.
Q11 - Utilize essa regra prática para determinar
o vetor força
na figura 7. Indique esse vetor na figura.
Verifique que a regra se aplica aos três casos da figura 6.
Refaça a experiência, invertendo a posição dos pólos do ímã, para verificar como variam os resultados.
Das experiências que você realizou e de outras realizadas
em laboratório, podemos dizer que, sobre um condutor retilíneo
colocado num campo magnético, perpendicularmente às linhas
de campo, age uma força. A direção dessa força
é perpendicular às direções de
e de . O sentido depende
do sentido de e de
, e pode ser determinado
pela regra da mão direita.
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Respostas