60ª Reunião Anual da SBPC




A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 7. Física Geral

EXPERIÊNCIAS DE AMPÈRE COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

Fabio Miguel de Matos Ravanelli1
André Koch Torres Assis1

1. Instituto de Física - Universidade Estadual de Campinas/ IFGW-Unicamp


INTRODUÇÃO:
Este projeto visa à reprodução das experiências realizadas por André Marie Ampère (1775-1836) para a obtenção da sua lei de forças entre elementos de corrente de modo empírico, utilizando-se materiais de baixo custo e de fácil acesso. Ampère foi um dos maiores nomes do eletromagnetismo, tanto que uma das unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades é o Ampère, unidade de corrente elétrica. James Clerk Maxwell chamou-o de “Newton da eletricidade”, [J. C. Maxwell. A Treatise on Electricity and Magnetism. Dover, New York, 1954, Vol. 2, parágrafo 528, pág. 175], tamanha a importância do trabalho de Ampère. As pesquisas de Ampère se iniciaram com a descoberta de H. C. Oersted (1777-1851) em 1820 que uma agulha imantada livre para girar no plano horizontal sofre uma deflexão em relação à sua orientação natural na presença de um fio retilíneo com corrente constante. Com nosso projeto faremos a reprodução de diversas experiências de Ampère com materiais de baixo custo.

METODOLOGIA:
O processo de construção foi simplificado ao máximo tendo em vista a fácil reprodução dos experimentos por outros estudantes e professores. Sendo assim, nos limitamos ao uso de ferramentas comuns como martelo, alicate, faca, serrote e chave de fenda. Desta forma dispensamos o uso de uma oficina especializada, permitindo a elaboração dos experimentos em casa bem como em escolas. A partir de retalhos de madeira desprezados por marcenarias e de fios esmaltados que não mais tinham uso nas oficinas elétricas, obtivemos a nossa principal fonte de matéria prima para a construção dos experimentos. Complementando nossas necessidades conseguiu-se uma bateria automotiva usada em uma auto-elétrica e imãs permanentes retirados de alto-falantes obtidos em uma loja de som automotivo. Para a melhor descrição dos experimentos, montamos um acervo eletrônico de fotos descrevendo passo a passo como construir cada experimento, além de complementarmos estas informações com esboços feitos usando-se um programa pertinente para desenhar vetorialmente (Corel Draw X4).

RESULTADOS:
O ponto crucial do trabalho é obter maneiras econômicas de desenvolver os experimentos. Foi necessário usar a criatividade e buscar soluções no quotidiano explorando recursos muitas vezes ignorados. Conseguiu-se reproduzir com sucesso uma série de experimentos, alguns deles descritos a seguir: Caso de equilíbrio do fio sinuoso, com o qual prova-se que uma espira astática não sofre torque quando esta encontra-se eqüidistante de dois condutores verticais com corrente constante e igual em módulo e direção, sendo um dos fios retilíneo e o outro ligeiramente sinuoso. Atração e repulsão entre condutores com orientações variáveis. Dando continuidade a forma de interação entre os segmentos com corrente verifica-se a dependência qualitativa do ângulo sobre a interação entre condutores retilíneos. Caso de equilíbrio entre correntes antiparalelas, no qual um fio retilíneo com corrente constante em um plano perpendicular à base de uma espira astática não provoca torque nesta, se o fio estiver no eixo de rotação da espira, qualquer que seja o ângulo horizontal entre eles. Caso de não existência de rotação contínua, no qual prova-se que um circuito circular fechado não pode gerar movimento contínuo em uma espira astática perpendicular ao circuito e no seu eixo de rotação.

CONCLUSÕES:
Até o momento conseguimos conciliar com êxito os objetivos propostos e executar os experimentos a partir dos quais Ampère construiu sua lei de força entre elementos de corrente com materiais de baixo custo. Os experimentos obtidos seguem a risca os propósitos almejados, têm baixo custo e proporcionam contato com experiências de importância elevada para o desenvolvimento da eletrodinâmica. A elaboração do roteiro, descrevendo como construir os experimentos, está sendo feita. Ele inclui, além de uma descrição escrita, uma descrição visual composta por fotos e esboços, possibilitando a melhor compreensão dos procedimentos seguidos para chegar ao resultado final. Obteve-se uma elevada taxa de sucesso ao executar a maioria dos experimentos. Todavia ocorreram problemas ao tentar executar-se alguns dos experimentos, como a construção de uma bússola astática (também conhecida como bússola de inclinação). No total foram feitos 11 experimentos, dos quais 10 funcionaram plenamente e um ainda não.

Instituição de fomento: PIBIC

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave:  Ampère, Eletrodinâmica, Magnetismo

E-mail para contato: famatos@ifi.unicamp.br