ELETROÍMÃ - PROPRIEDADES - FEIRA DE CIÊNCIAS ... O Imperdível !
(Série B - ATIVIDADE 11 - Como podemos aumentar a força de um eletroímã?)
Você aprendeu, na Atividade 10, que um eletroímã deve ter três partes: (1) uma barra de ferro doce (núcleo); (2) uma certa quantidade de fio de cobre esmaltado, enrolado em torno do núcleo de ferro doce (bobina); e (3) uma corrente elétrica passando pelo fio. Você aprendeu que o magnetismo só funciona quando a corrente mantida pela pilha está passando pela bobina de fio. Você aprendeu, também, que pode controlar o magnetismo à vontade, ligando e desligando o circuito. Numa atividade posterior você talvez sinta interesse em fazer um eletroímã suficientemente forte para levantar você mesmo ou dois ou três de seus colegas. Mas, primeiro, você há de querer saber o que torna maior ou menor a força dos eletroímãs; também denominada força portante. Esta atividade fornecerá a resposta a esta pergunta.
Primeira Parte - Na primeira parte desta Atividade você descobrirá como a força portante de um eletroímã varia, quando se muda a intensidade da corrente que circula através dele. Arranje dois ou três parafusos de ferro doce, com cerca de 10 cm de comprimento e 1/4" (6 mm) de diâmetro. Arranje também um carretel de fio de cobre isolado # 22, para a bobina. Este, geralmente, pode ser obtido em oficinas de consertos de rádios ou de motores; ele é bem apropriado para esta finalidade.
Enrole umas 100 voltas de fio em torno do parafuso (figura 1), deixando uns 60cm de fio soltos nas pontas. Ligue sua bobina a uma única pilha. Não se esqueça de deixar solta uma extremidade do fio, para encostá-la à pilha apenas quando você precisar de corrente na bobina. Teste a força de seu eletroímã verificando a quantidade de tachinhas que ele levanta de uma caixa. A grandeza da 'carga' (para avaliar a força portante) pode ser determinada contando-se (uma, duas, três, quatro, ...) ou pesando-se as tachinhas suspensas. Repita diversas vezes e tome o resultado médio como a medida da força de seu eletroímã funcionando com uma só pilha.
Agora, aumente a corrente elétrica, usando duas pilhas (figura 2). Duas pilhas devem fazer passar uma corrente duas vezes mais forte do que uma pilha só, através das 100 voltas de fio. Verifique a carga que este eletroímã levanta, tirando a média aritmética entre várias tentativas. Que efeito o aumento da corrente produz sobre a força de seu eletroímã?
Segunda Parte - Nesta parte da Atividade você descobrirá como o número de voltas de fio (espiras) afeta a força portante de um eletroímã. Meça 12 m do fio de cobre esmaltado #22. Enrole 100 voltas do mesmo, caprichosamente, em torno do um parafuso, como o que foi usado na Parte 1. Deixe todo o excesso de fio sobre a mesa, em forma de rolo (figura 3) --- não corte o fio.
Você talvez queira saber porque os 12 m (12 metros) completo de fio devem ser conservados nos dois casos (figuras 5 e 4). Basta dizer que para uma experimentação cuidadosa você deve tentar sempre manter tudo igual, exceto o ponto que você está experimentando. De modo que, nesta parte, você deve conservar sempre a mesma quantidade de corrente e de fio, se você deseja descobrir qual o efeito produzido pela troca do número de voltas de fio (efeito produzido pela alteração do número de espiras). Agora, se este ponto estiver claro, verifique qual a carga levantada por 100 voltas, usando uma ou duas pilhas, como você preferir. Agora acrescente, caprichosamente, mais 100 voltas, completando 200 espiras ao todo (figura 4). Use a mesma quantidade de pilhas que usou com as 100 voltas e verifique a carga levantada desta vez. Como o aumento de voltas do fio afeta a força portante de um eletroímã, de acordo com sua experimentação?
Você observou duas maneiras pelas quais pode ser modificada a força portante de um eletroímã. Você vê, agora, como os eletroímãs podem ser adaptados para usos diversos, alguns dos quais necessita eletroímãs muito delicados e outros exigindo ímãs extremamente poderosos, que possam levantar várias toneladas?