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KL 210510 PROT: 3907

FORÇA MAGNETICA

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3CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

IMPACTO: A Certeza de Vencer!!!

Fm = B . i . L . sen

1. FORÇA MAGNÉTICA ou FORÇA DE LORENTZ (Fm) Quando uma carga puntiforme q atravessa perpendicularmente as linhas

de um campo magnético uniforme B, com velocidade v, fica sujeita a uma força magnética Fm, de intensidade: OBS: Se a carga for lançada obliquamente ao campo, a intensidade da força será: - Unidade de Fm, no S.I.: N (Newton) 2. REGRA DO “TAPA” DA MÃO DIREITA

Para carga positiva, o sentido da força magnética é dada pela regra do "tapa" da mão direita, onde o polegar indica a velocidade, os quatro dedos restantes indicam o campo magnético e a palma da mão indica a força magnética. OBS: Se a carga for negativa, inverte-se o sentido da força magnética encontrada com a regra do “tapa”. Ex1: Ex2: Ex3: Ex4: 3. MOVIMENTO DE UMA CARGA PUNTIFORME NUM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME

3.1. Se v é paralelo a B Fm = q . v . B . sen 0o

Como a resultante das forças sobre a carga é nula, a carga executa um Movimento Retilíneo Uniforme (M.R.U.), ou seja, ela não sofre desvio na trajetória ao entrar no campo, passando na “reta”, e a intensidade de sua velocidade permanece constante.

ATENÇÃO: Se a carga não "cruzar" as linhas do campo, não existir força magnética sobre ela (Fm = 0). 3.2. Se v é perpendicular a B

Como a força magnética se comporta como uma força centrípeta (força que aponta para o centro de uma trajetória circular), a carga executa um Movimento Circular Uniforme (M.C.U.), ou seja, ela sofre desvio na trajetória ao entrar no campo, mas a intensidade de sua velocidade permanece constante. 3. MOVIMENTO DE UMA CARGA PUNTIFORME NUM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME (continuação) 3.3. Se v é oblíquo a B Onde:

vy é a componente da velocidade v responsável pelo movimento circular uniforme.

vx é a componente da velocidade v responsável pelo movimento retilíneo uniforme.

Compondo os dois movimentos acima, teremos o movimento helicoidal uniforme, cuja trajetória é chamada de hélice cilíndrica. 4. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM FIO CONDUTOR RETO

Considere um fio condutor reto, de comprimento L, percorrido por uma corrente elétrica i, mergulhado perpendicularmente em um campo magnético uniforme B. Devido ao movimento de elétrons no condutor, surge sobre o mesmo uma força magnética de intensidade:

Na regra do “tapa” da mão direita, o polegar deixa de indicar a velocidade v, passando a indicar a corrente convencional i.

Fm = q . v . B

0

B

q

v

Fm = q . v . B . sen

B

q

v

Fm = 0

B

q v

= 0o

v

B Fm

+ . .

q

x

B

Fm v +

q

Fm

B

v –

q

x B +

Fm

v

–q

B

Fm v

q , m R

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x x x x

x x x x

x

x

x

x

x

x B

+ Fm

v

PERÍODO T: RAIO R:

R = m . v q . B

T = 2 . π . m q . B

B

vy

vx

v

L

B

i

Fm = B . i . L

i = q q = i Δt Δt v = L Δt

Fm = q . v . B : Fm = i . Δt . L . B Δt

OBS1: Se o fio for oblíquo ao campo, a intensidade da força será:

OBS2: Se o fio for paralelo ao campo, a intensidade da força será:

= 0oB

i

B

i

Fm = 0 Fm = B . i . L . sen 0o

0

Fm

B

i i Fm

x

B

x

x

x x

x x

x

Fm

i

B

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REVISÃO IMPACTO - A CERTEZA DE VENCER!!!

5. FORÇA ENTRE FIOS CONDUTORES PARALELOS Considere dois fios condutores retos e paralelos, percorridos por correntes

elétricas, i1 e i2, e separados por uma distância d. Os fios interagem entre si com uma força magnética de intensidade:

Força magnética sobre o fio 2: OBS: As forças que agem nos fios constituem um par de ação e reação, logo podem ser de atração ou de repulsão.

APLICAÇÕES

01. Em uma região onde existe um campo magnético uniforme, são lançadas, normalmente às linhas de campo, três partículas com velocidades iguais: um elétron, um próton e um nêutron, de acordo com a figura. As trajetórias das partículas, nesse caso, serão mais bem representadas pela figura:

02. Um elétron é lançado, com velocidade v, em direção perpendicular a um fio que conduz uma corrente elétrica i, conforme mostra a figura. Imediatamente após o lançamento, o elétron sofre uma força que pode ser melhor representada pelo vetor: a) c) e) b) d) 03. Um corpo eletrizado positivamente com 5 μC e velocidade 1.104 m/s penetra em um campo magnético uniforme de intensidade 2 T como mostra a figura e não sofre desvio na sua trajetória horizontal. (Adote g = 10 m/s2) A massa desse corpo, em gramas, é: a) 100 b) 50 c) 30 d) 20 e) 10

04. Um íon positivo (q = 1,6 . 10-19 C e m = 3,2 . 10-26 kg) é lançado perpendicularmente às linhas de indução do campo magnético uniforme de um espectrômetro de Dempster, com velocidade de módulo 2,0 . 105 m/s. A intensidade de B, nesse caso, é 5,0 . 10-1 T. Esse íon, após descrever sua trajetória no interior da câmara, atingirá o ponto: a) A, situado 8,0 cm à direita de P. b) A, situado 16 cm à direita de P. c) B, situado 8,0 cm à esquerda de P. d) B, situado 16 cm à esquerda de P. e) A ou B, distante(s) 8,0 cm de P, dependendo da fonte “lançadora”. 05. Suponha que a sala de aula seja uma região onde existe um campo magnético vertical, orientado de baixo para cima. Suponha ainda um condutor, horizontal e paralelo ao quadro negro, percorrido por uma corrente elétrica cujo sentido é da esquerda para a direita. Esse condutor ficará sujeito a uma força magnética: a) paralela ao próprio condutor, no mesmo sentido da corrente. b) paralela ao próprio condutor, no sentido contrário ao da corrente. c) vertical, no sentido de cima para baixo. d) vertical, no sentido de baixo para cima. e) horizontal, no sentido do quadro-negro para o aluno. 06. Um condutor elétrico retilíneo e de pequeno diâmetro tem 10 cm de comprimento e, enquanto é percorrido pela corrente elétrica de intensidade i = 10 A, se encontra numa região onde existe um campo de indução magnética de intensidade 5,0 . 10-1 T, conforme a figura abaixo. A força de origem eletromagnética que age nesse condutor é: a) F = 5,0 . 10-4 N, vertical ascendente. b) F = 5,0 . 10-4 N, vertical descendente. c) F = 5,0 . 10-1 N, vertical ascendente. d) F = 5,0 . 10-1 N, vertical descendente. e) F = 5,0 . 102 N, vertical descendente. 07. Um fio condutor de 1 m de comprimento possui massa de 0,025 Kg. Ele é ligado a uma fonte de corrente e colocado horizontalmente na presença de um campo magnético uniforme de módulo 0,20 T. O vetor campo magnético é perpendicular ao fio condutor, conforme a figura seguinte. A intensidade da corrente elétrica que percorre o fio, de modo que este permaneça flutuando em repouso na horizontal, na região do campo será: (g = 10 m/s2.) a) 1,5 A b) 1,25 A c) 0,5 A d) 0,25 A e) 2 A 08. Por três fios condutores, iguais e paralelos, fluem correntes elétricas cujos valores e sentidos estão indicados na figura. Considerando que a força F12 do condutor 1 sobre o condutor 2 tem módulo F, pode-se afirmar que a força F31 do condutor 3 sobre o condutor 1 é..........................., com módulo................... A alternativa que completa, corretamente, os espaços é: a) atrativa, 2 F b) repulsiva, F/2 c) atrativa, F/2 d) repulsiva, F e) atrativa, F

a)

b)

c)

d)

e)

L

i1

B1

i2 Fm

d

Fio 1 Fio 2

Correntes de sentidos opostos (Repulsão)

Correntes de sentidos iguais (Atração)

i1 i2

Fm Fm i2 Fm

i1 Fm

Fm = B1 . i2 . L

Fm = μ . i1 . i2 . L 2.π.d

, B1 = μ . i1 2.π.d