CadernoEducacional 3serie Fisica Professor 3bim

educacionalMaterial do professor

Caderno

FSICAMaterial de apoio 3 Bimestre

3serie - fisica - 27maio - professor_Layout 1 28/05/2013 15:34 Page 1

educacionalMaterial do professor

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Material de apoio 3 BimestreFSICAFSICA


Marconi Ferreira Perillo JniorGovernador do Estado de Gois

Thiago Mello Peixoto da SilveiraSecretrio de Estado da Educao

Raph Gomes AlvesSuperintendente de Inteligncia Pedaggica e Programas

Mrcia Rejane Martins da Silva BritoChefe de Ncleo da Escola de Formao

Valria Marques de OliveiraGerente de Formao Central

Gerncia de Formao Central

ElaboradoresRodrigo da Silva

Expediente


O Governo do Estado de Gois, por meio da Secretaria de Estado daEducao (SEDUC), criou o Pacto pela Educao com o objetivo de avanarna oferta de um ensino qualitativo s crianas, jovens e adultos do nosso Estado.Assim, busca-se adotar prticas pedaggicas de alta aprendizagem.

Dessa forma, estamos desenvolvendo, conjuntamente, vrias aes, dentreelas, a produo deste material de apoio e suporte. Ele foi concebido tendo porfinalidade contribuir com voc, professor, nas suas atividades dirias e, tambm,buscando melhorar o desempenho de nossos alunos.

Lembramos que a proposta de criao de um material de apoio e suportesempre foi uma reivindicao coletiva de professores da rede. Proposta estaque no pode ser viabilizada antes em funo da diversidade de Currculosque eram utilizados. A deciso da Secretaria pela unificao do Currculopara todo o Estado de Gois abriu caminho para a realizao de tal proposta.

Trata-se do primeiro material, deste tipo, produzido por estaSecretaria, sendo, dessa forma, necessrios alguns ajustes posteriores. Porisso, contamos com a sua colaborao para ampli-lo, refor-lo emelhor-lo naquilo que for preciso. Estamos abertos s suas contribuies.

Sugerimos que este caderno seja utilizado para realizao de atividadesdentro e fora da sala de aula. Esperamos, com sua ajuda, fazer deste um objetode estudo do aluno, levando-o ao interesse de participar ativamente das aulas.

Somando esforos, este material ser o primeiro de muitos e, comcerteza, poder ser uma importante ferramenta para fortalecer sua prticaem sala de aula. Assim, ns o convidamos para, juntos, buscarrmos oaperfeioamento de aes educacionais, com vistas melhoria dos nossosindicadores, proporcionando uma educao mais justa e de qualidade.

A proposta de elaborao de outros materiais de apoio continua e asua participao muito importante. Caso haja interesse para participardessas elaboraes, entre em contato com o Ncleo da Escola deFormao pelo e-mail [email protected]

Bom trabalho!

Apresentao


SumrioAula 1........Introduo ao Magnetismo............................................................................09Aula 2........Magnetismo na matria - ms.......................................................................11Aula 3........Campo magntico terrestre............................................................................15Aula 4........Campo magntico e corrente eltrica ..........................................................17Aula 5........Atividades ..........................................................................................................20Aula 6........Campo magntico em espira circular............................................................23Aula 7........Campo magntico em solenide...................................................................25Aula 8........Atividades sobre campo magntico..............................................................27Aula 9........Fora magntica sobre cargas ........................................................................29Aula 10......Trajetria de cargas no campo magntico...................................................33Aula 11......Fora magntica sobre condutores ...............................................................35Aula 12......Atividades sobre fora magntica .................................................................38Aula 13......Fluxo magntico ...............................................................................................40Aula 14.......Induo magntica ..................................................................................................42


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aula 01Introduo ao MagnetismoObjetivo geral

Identificar, reconhecer e analisaros fenmenos eletromagnticos.

Conceito bsico

Na Grcia antiga j se sabia, h mais de2500 anos, que determinadas rochas daregio da Magnsia, na sia Menor (agorachamada de Manisa, no oeste da Turquia) seatraam e tambm atraam pedaos deminrio de ferro. Estas pedras so conhecidashoje como Magnetitas ou msPermanentes. As primeiras experincias como magnetismo referiam-se, principalmente,ao comportamento e propriedades de atraodos ms permanentes.

Na China, no sculo II a.C.,observou-se que um im suspenso porum fio (ou flutuando sobre a gua),tende a orientar-se na direo norte-sulterrestre. Isto deu origem Bssola. Abssola , simplesmente, um mpermanente em forma de agulha, suspensono seu centro de gravidade e que podegirar livremente sobre um eixo paraindicar a direo geogrfica norte-sul. No se sabe quando a bssola foi usada pela primeira vez na navegao, masexistem referncias escritas sobre este uso que datam do sculo XII.

Em 1260, o francs Petrus Peregrinus observou que, as extremidades de um im possuem um poder maior deatrao pelo ferro: so os plos magnticos. Tambm foi observado que os plos no existem separadamente. Surgeento a noo de campo magntico.

Com a evoluo da cincia, fica cada vez mais evidente a relao entre os fenmenos eltricos e magnticos.Com o desenvolvimento da teoria ondulatria, os fenmenos eletromagnticos so melhor explicados.

O que so fenmenos magnticos?Como funciona um motor eltrico?

Conhecimento PrvioProfessor(a), para o estudo dos fenmenos magnticos pode ser necessrio retomar conceitos de eletricidade eondulatria. Realize o levantamento do conhecimentos prvios questionando:

Expectativas de aprendizagem

u Compreender os princpios e o histrico do eletromagnetismo.

u Relacionar fenmenos eltricos e magnticos.


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AtividadesDescreva como foram observados os primeiros fenmenos magnticos.Existe algum equipamento ou eletrodomstico que seu princpio de funcionamento seja magntico?1

Os primeiros fenmenos magnticos foram observados na grcia antiga ao perceber que determinado tipo de rocha podiaatraiar alguns metais.Vrios equipamentos modernos tem princpios magnticos em seu funcionamento. Hds de computadores, auto-falantes,microfones e motores eltricos so exemplos deste fato.

Como pode ser comprovada a relao entre magnetismo e corrente eltrica no experimento de Oersted?2

Como no experimento a corrente eltrica interferiu no equilbrio da bssola podemos comprovar que existiu interao entreas foras eltrica e magntica.

Campos e foras, incluindo os magnticos, so considerados grandezas vetoriais. No que isso implica?4

Toda grandeza vetorial deve apresentar:Mdulo ou valor numrico, que indica a intensidade da grandeza;Direo e sentido, que indicam para onde a grandeza aponta ou onde ela aplicada.

Grandes foras do universo esto ligadas a seus campos. O campo gravitacional est ligado a que tipo de fora? Existeatrao entre as massas? Como podemos calcular a fora gravitacional?3

O campo gravitacional est ligado fora gravitacional. Esta fora (gravitacional) exatamente a fora de atrao entre as massas.A fora gravitacional dada por:F = G.M.m/d2Em que: F = fora gravitacionalM = massa do corpo de maior massaM = massa do corpo de menor massaG = constante gravitacionalD = distncia entre as massas

Por volta de 1819 o fsico dinamarqus Oersted observou que, quando a agulha deuma bssola colocada prxima de uma corrente eltrica, essa agulha desviada de suaposio. Sabemos que uma agulha magntica, suspensa pelo centro de gravidade, sentra em movimento quando est sob ao de um campo magntico. O deslocamentoda agulha s se explica pela formao de um campo magntico em torno do condutorpercorrido por corrente eltrica. Foi essa a primeira vez que se observou o aparecimentode um campo magntico juntamente com uma corrente eltrica. Logo, temoscomprovada a relao entre os complementares fenmenos eltricos e magnticos.

Bem como a gravidade, o eletromagnetismo corresponde a um grupo degrandes foras que atuam no universo e seus respectivos campos. O campogravitacional gera uma fora gravitacional, o campo eltrico gera uma foraeltrica e o campo magntico gera uma fora magntica.


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Existe uma analogia entre o campo magntico e os campos eltrico e gravitacional, embora nocampo magntico no tenhamos entidades como carga e massa. O que ocorre com a foragerada pelo campo, quando se aproxima da entidade que gera o campo?

Como ambos os campos dependem inversamente da distncia, quanto menor for a distncia daentidade geradora do campo, maior sero a intensidade dos campos e das foras geradas.

DESAFIO

aula 02Magnetismo na matria - msObjetivo geral

Identificar e caracterizar ms.

Conceito bsico

O metal magnetita encontrado na natureza o chamado im natural. Os ims naturais so constitudos por xido deferro (Fe3O4) e manifestam propriedades naturais que chamamos de fenmenos magnticos. Sabe-se que os primeirosms naturais eram constitudos de um tipo de minrio de ferro chamado de magnetita. observado que prximo a umim, um pedao de ferro:

l atrado pelo mlAdquiri as mesmas propriedades do m, passando a atrair outros pedaos de ferro.

Polos de um mQuando um m aproximado de pequenos objetos de ferro, como pregos, alfinetes ou limalha (conjunto de partculas

de ferro ou p de ferro), observa-se que certas partes do m, denominadas os plos desse m, atraem esses objetos commais intensidade. Esta caracterstica pode ser observada no m em forma de barra e no m em forma de letra U.

Observe os fenmenos:

O que um im?Por que ms atraem metais?

Conhecimento Prvio

Professor(a), para compreender os fenmenos magnticos relacionados aos ms, podem ser feitos experimentossimples com ms em forma de barra, forma de ferradura ou ms circulares. Mostre se possvel que alguns metaisso atrados por ms e outros no.


u Compreender a constituio e as propriedades dos ms.

u Relacionar ms e campo magntico.


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Quando um m em forma de barra suspenso por um fio preso em seu centro, ficando livre para girar, seu eixo seorienta ao longo de uma direo que coincide aproximadamente com a direo norte-sul da Terra.

Assim, as extremidades de um m receberam as denominaes de plo norte lado que aponta para o nortegeogrfico da Terra e plo sul lado que aponta para o sul geogrfico da Terra.

A propriedade dos ms de se orientarem ao longo da direo norte-sul usada na construo de bssolas(utilizadas pelos chineses h mais de 1000 anos),que servem como instrumento de orientao para viagens de naviosavies e outros meios de transporte.

Ao tentarmos aproximar o plo norte de um m ao plo norte de outro m, notamos que h uma fora de origemmagntica de repulso entre eles. Como j dissemos, as foras magnticas se manifestam a distncia, isto , sem que hajanecessidade de contato entre dois plos. Do mesmo modo, podemos observar que h tambm uma fora de repulso entredois plos sul dos ms. Entre o plo norte de um m e o plo sul de outro, entretanto, h uma fora de atrao.

Outra propriedade dos polos do m, que eles so inseparveis. Ao quebrar um m, teremos a formao dedois novos ms com polos norte e sul distintos.

N S

N S N S

N S N S N S N S


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AtividadesUm m permanente retilneo, cujos extremos N e S so os plos norte e sul, respectivamente, acha-se representadona figura (1). Suponha que a barra m seja dividida em trs partes, segundo mostra a figura (2). Por fim, os segmentosdas extremidades so colocados lado a lado, como na figura (3). Nesta situao, correto afirmar que:

a) eles se atrairo, pois x plo norte e y plo sulb) eles se atrairo, pois x plo sul e y plo nortec) eles se repeliro, pois x plo norte e y plo suld) eles se repeliro, pois x plo sul e y plo norte

1

Gabarito: D

Em torno dos ms existe uma regio de interferncias magnticas denominada de campo magntico. Ocampo magntico de um m pode ser representado por linhas imaginrias chamadas de linhas de induo. Estaslinhas circundam o ma com trajetrias que partem do polo norte e chegam ao polo sul, conforme a figura:

(1)

N N

N

S SSY

Y

X

X(2) (3)

Quebrando-se um m pela metade, vamos obter:2


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a) um m s com polo norte e outro s com plo sul;b) dois ms s com polo sul;c) dois ms s com polo norte;d) dois ms iguais ao primeiro;

a) sempre h atrao;b) sempre h repulso;c) no h atrao e nem repulso;d) pode haver atrao e repulso;

Gabarito: D

Gabarito: D

Quando aproximamos as pontas de dois ms;3

a) motor eltrico;b) eletrom;c) retificador de corrente eltrica;d) lmpada eltrica;

Gabarito: B

O telgrafo e a campainha apresentam em comum:4

A figura I representa um im permanente em forma de barra, onde N e S indicam, respectivamente,plos norte e sul. Suponha que a barra seja dividida em trs pedaos, como mostra a figura II.

Colocando lado a lado os dois pedaosextremos, como indicado na figura III, correto afirmar que eles

a) se atrairo, pois A plo norte e B plo sul.b) se atrairo, pois A plo sul e B plo norte.c) no sero atrados nem repelidos.

d) se repeliro, pois A plo norte e B plo sul.e) se repeliro, pois A plo sul e B plo norte.

DESAFIO

N

SFigura I Figura II Figura III

SS

N

NA

BB

A

Gabarito: E


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aula 03Campo magntico terrestreObjetivo geral

Caracterizar o campo magnticoterrestre e suas aplicaes.

Conceito bsico

Campo Magntico a regio na qual seobserva um efeito magntico. Esse efeito percebido pela ao de uma Fora Magnticade atrao ou de repulso. O campomagntico pode ser definido pela medida dafora que o campo exerce sobre o movimentodas partculas de carga, tal como um eltron.Um campo magntico pode ser criado porum m permanente, por uma correnteeltrica num condutor ou por qualquer cargaeltrica em movimento.

Desta forma, esse campo magntico podeser percebido pela ao de uma foramagntica sobre uma carga eltrica emmovimento ou sobre um condutor percorridopor corrente eltrica.

A representao visual do Campo Magntico feita atravs de Linhas de Campo Magntico,tambm conhecidas por Linhas de InduoMagntica ou ainda por Linhas de Fluxo Magntico, que so linhas envoltrias imaginrias. As linhas de campo magnticoso linhas fechadas que saem do plo norte e entram no plo sul.

Devido composio de seu ncleo a ao movimento de rotao, o planeta Terra se comporta como um grandem, gerando um campo magntico de interferncia global. Os polos magnticos terrestres se apresentam inclinadose opostos aos polos magnticos, ou seja, o polo norte geogrfico compreende um polo sul magntico e o polo sulgeogrfico corresponde ao polo norte magntico.

A existncia do campo magntico pode ser comprovada com o uso de uma bssola. Na figura a seguir, temos aslinhas de induo do campo magntico terrestre.

As caractersticas das linhas de campo magntico:l So sempre linhas fechadas: saem e voltam a um mesmo ponto;

Como funciona uma bssola?

Conhecimento Prvio

Professor(a), o estudo do campo magntico terrestre implica no conhecimento das camadas que compe o planeta,localizao geogrfica e uso de equipamentos como as bssolas e os gps.


u Identificar o campo magntico terrestre;

u Compreender o funcionamento de bssolas.


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l As linhas nunca se cruzam;l Fora do m, as linhas saem do plo norte e se dirigem para o plo sul;lDentro do m, as linhas so orientadas do plo sul para o plo norte;l Saem e entram na direo perpendicular s superfcies dos plos;lNos plos a concentrao das linhas maior: quanto maior concentrao de linhas, mais intenso ser o campo

magntico numa dada regio;Uma verificao das propriedades das linhas de campo magntico a chamada inclinao magntica da bssola.

Nas proximidades do equador as linhas de campo so praticamente paralelas superfcie. A medida que nosaproximamos dos plos as linhas vo se inclinando at se tornarem praticamente verticais na regio polar. Assim, aagulha de uma bssola acompanha a inclinao dessas linhas de campo magntico e se pode verificar que na regiopolar a agulha da bssola tender a ficar praticamente na posio vertical.

AtividadesResponda as questes abaixo:

a) O que so plos magnticos?Plos magnticos so os plos de um m, chamados de norte e sul.

b) Qual o princpio de funcionamento de uma bssola?Como na superfcie do planeta temos interferncias magnticas, um m podendo girar livremente ir se alinhar de acordocom os plos magneticos do planeta.

Gabarito: C

Gabarito: B

Gabarito: B

1

Regio do espao onde atua a atrao de um m:a) campo gravitacional;b) campo polar;c) campo magntico;d) campo eltrico;

a) eles se atraem;b) eles se repelem;c) nada acontece;d) eles se unem;

a) se apresenta horizontal;b) se apresenta vertical;c) forma um ngulo agudo com o horizonte;d) gira rapidamente;

2

Se aproximarmos o polo sul de um m do polo sul de outro m:3

No polo magntico norte da Terra uma agulha de inclinao:4


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Quatro ms iguais em forma de barra, com as polaridades indicadas, esto apoiados sobre umamesa horizontal, como na figura, vistos de cima. Uma pequena bssola tambm colocada namesa, no ponto central P, eqidistante dos ms, indicando a direo e o sentido do campomagntico dos ms em P. No levando em conta o efeito do campo magntico terrestre, a figuraque melhor representa a orientao da agulha da bssola :

Gabarito: A

DESAFIO

45

45

N

N

N

N

NN

N

NP

N

S

S

S

S

SS

S

SS

aula 04Campo magntico e corrente eltricaObjetivo geral

Determinar as relaes entrecorrente eltrica e campo magntico

Em nossas casas, se estivermos assistindo Tv e um aparelho como um liquidificador, por exemplo, for ligado, aimagem da tv comea a chuviscar, por qu?

Conhecimento Prvio

Professor(a), o estudo do campo magntico e corrente eltrica traz uma forma de visualizar vetores em trsdimenses, que os estudantes no esto habituados. Ao rever as teorias sobre vetores, mostrar as utilidadese aplicaes da regra da mo direita.


u Identificar as relaes entre campo magntico e corrente eltrica;


Conceito bsico

Campo magntico gerado por correntes.Por volta de 1819 o fsico dinamarqus Oersted observou que, quando a agulha de uma bssola colocada prxima

de uma corrente eltrica, essa agulha desviada de sua posio. Sabemos que uma agulha magntica, suspensa pelocentro de gravidade, s entra em movimento quando est sob ao de um campo magntico. O deslocamento da agulha


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s se explica pela formao de um campo magntico em torno do condutor percorrido por corrente eltrica. Foi essa aprimeira vez que se observou o aparecimento de um campo magntico juntamente com uma corrente eltrica. Logo,temos comprovada a relao entre os complementares fenmenos eltricos e magnticos.

Quando a corrente eltrica percorre um fio longo e retilneo, surge em torno deste, uma regio de interfernciamagntica, ou seja, em torno do fio gerado um campo magntico.

Nota-se que este campo magntico diretamente porporcional corrente eltrica em Ampres que percorre ofio, indiretamente proporcional distncia d do fio, dependendo do meio onde o condutor se situa. Assim:

Mdulo:

Em que:

Fio Retilneo:

Direo e Sentido:Sero dados pela chamada regra da mo direitaPolegar: iDemais dedos: B

B = Campo magntico, medido em Tesla (T)= permeabilidade magntica (T.m/A)

= corrente eltrica (A)

= distncia ao condutor (m)


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Representao de vetores perpendiculares ao plano da pgina.

Exemplo:O condutor da figura percorrido por uma corrente de 5 A. Determine o mdulo, a direo e o sentido do

campo magntico no ponto P que est a 2cm do fio. Dado: = 4 . 10-7 (T.m/A)

A direo e o sentido sero dados pela regra da mo direita, colocando o polegar no sentido da corrente i,percebemos que no ponto p nossos demais dedos giram com a tendncia de entrar no plano da pgina:

Mdulo:

VETOR CAMPO MAGNTICOB:saindo entrando

PX

AtividadesUm fio condutor retilneo e muito longo percorrido por uma corrente eltrica constante, que cria um campo magnticoem torno do fio. Esse campo magntico:1


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a) tem o mesmo sentido da corrente eltrica;b) uniforme;c) diminui medida que a distncia em relao ao condutor aumenta;d) paralelo ao fio;e) aponta para o fio;

Gabarito: C

a) aproximao mtua;b) repulso mtua;c) aproximao ou repulso, dependendo das intensidades das correntes;d) permanecerem na mesma posio;

Gabarito: B

Na equao para o clculo do campo magntico vericamos que os termos e 2 so constantes. Portanto, podemos afirmarque o campo magtico proporcional a i/R

Gabarito: C

Dois condutores eltricos, retilneos, dispostos paralelamente um ao outro, so percorridos por correntes contnuas,distintas e de mesmo sentido. A tendncia destes condutores de:2

A corrente eltrica de intensidade i num fio retilneo de comprimento praticamente infinito, gera num ponto P um campomagntico B. Sendo R a distncia de P ao fio, mostre que o mdulo de B proporcional a i/R.3

Um fio de cobre, reto e extenso percorrido por uma corrente i = 1,5A. Qual a intensidade do vetor campo magnticooriginado em um ponto distanciar r = 25 cm do fio.Dados: = 4 . 10-7 T.m/Aa) B = 10-6 Tb) B = 0,6 x 10-6 Tc) B = 1,2 x 10-6 Td) B = 2,4 x 10-6 Te) B = 2,4 x 10-6 T

4

aula 05AtividadesObjetivo geral

Rever conceitos e aplicaes do magnetismo

AtividadesENEM- A nano tecnologia est ligada manipulao da matria em escala nanomtrica, ou seja, uma escala to pequenaquanto a de um bilionsimo do metro. Quando aplicada s cincias da vida, recebe o nome de nano biotecnologia.1


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No fantstico mundo da nanobiotecnologia, ser possvel a inveno de dispositivos ultrapequenos que, usandoconhecimentos da biologia e da engenharia, permitiro examinar, manipular ou imitar os sistemas biolgicos.

LACAVA, Z.; MORAIS, P. Nano biotecnologia e sade. Com Cincia. Reportagens. Nanocincia & Nanotecnologia.Disponvel em:. Acesso em: 4 maio 2009.

Como exemplo da utilizao dessa tecnologia na Medicina, pode-se citar a utilizao de nano partculas magnticas(nano ims) em terapias contra o cncer. Considerando-se que o campo magntico no age diretamente sobreos tecidos, o uso dessa tecnologia em relao s terapias convencionais ...

Gabarito: E

a) de eficcia duvidosa, j que no possvel manipular nano partculas para serem usadas na medicina com atecnologia atual.b) vantajoso, uma vez que o campo magntico gerado por essas partculas apresenta propriedades teraputicasassociadas ao desaparecimento do cncer.c) desvantajoso, devido radioatividade gerada pela movimentao de partculas magnticas, o que, emorganismos vivos, poderia causar o aparecimento de tumores.d) desvantajoso, porque o magnetismo est associado ao aparecimento de alguns tipos de cncer no organismofeminino como, por exemplo, o cncer de mama e o de colo de tero.e) vantajoso, pois se os nano ims forem ligados a drogas quimioterpicas, permitem que estas sejam fixadasdiretamente em um tumor por meio de um campo magntico externo, diminuindo-se a chance de que reassaudveis sejam afetadas.

A magnetita, um dos minrios de xido de ferro um m natural. Estas pedras tm a propriedade de atrair outraspedras similares, o ferro e outros metais. A fora relacionada com esta propriedade a fora magntica e a reaque a estuda o magnetismo.As regies de um m em que as aes magnticas so mais intensas denominam-se plos magnticos.

A partir das informaes contidas no texto, assinale as proposies abaixo com C (certo) ou E (errado):a) ( E ) Quebrando um m ao meio, separamos os seus plos.b) ( C ) ms permanentes e correntes eltricas geram campos magnticos.c) ( E ) Um campo magntico gerado por eletrizao: o plo norte magntico positivo e o plo sul magntico negativo.d) ( C ) As linhas de fora do campo magntico nas vizinhanas de um fio retilneo longo conduzindo correnteeltrica so circunferncias com centros no fio.

2

Dois pequenos ms idnticos tm a forma de paraleleppedos de base quadrada. Ao seu redor, cada um produzum campo magntico cujas linhas se assemelham ao desenho esquematizado. Suficientemente distantes um dooutro, os ms so cortados de modo diferente. As partes obtidas so ento afastadas para que no haja nenhumainfluncia mtua e ajeitadas, conforme indica a figura seguinte.

3


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Se as partes do m 1 e do m 2 forem aproximadas novamente na regio em que foram cortadas, mantendo-seas posies originais de cada pedao, deve-se esperar que

Gabarito: C

a) as partes correspondentes de cada m atraiam-se mutuamente, reconstituindo a forma de ambos os ms.b) apenas as partes correspondentes do m 2 se unam reconstituindo a forma original desse m. c) apenas as partes correspondentes do m 1 se unam reconstituindo a forma original desse m. d) as partes correspondentes de cada m repilam-se mutuamente, impedindo a reconstituio de ambos os ms. e) devido ao corte, o magnetismo cesse por causa da separao dos polos magnticos de cada um dos ms.

Pares de ims em forma de barra so dispostos conforme indicam as figuras a seguir:

A letra N indica o plo Norte e o S o plo Sul de cada uma das barras. Entre os ims de cada um dos paresanteriores (a) , (b) e (c) ocorrero, respectivamente, foras de:

Gabarito: A

a) atrao, repulso, repulso;b) atrao, atrao, repulso;c) atrao, repulso, atrao;d) repulso, repulso, atrao;e) repulso, atrao, atrao.

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aula 06Campo magntico em espira circularObjetivo geral


Conceito bsico

Espira CircularEspiras so enrolamentos de fios presentes no interior de equipamentos como motores eltricos e turbinas de

gerao de energia eltrica. Como so feitas de material condutor, ao serem percorridas por uma corrente eltricai, gerado um campo magntico em sua estrutura, conforme a figura:

O vetor campo magntico na espira ser dado por:

Em que:

Mdulo:

Para que servem os enrolamentos de fios dentro de um motor eltrico?

Conhecimento Prvio

Professor(a), o estudo do campo magntico e corrente eltrica traz uma forma de visualizar vetores em trs dimenses,que os estudantes no esto habituados. Ao rever as teorias sobre vetores, mostrar as utilidades e aplicaes da regrada mo direita. No caso das espiras, mostrar que elas podem ser representadas por enrolamentos de fios condutores.




Mo direitaenvolvente

Campoparafora

Campoparadentro


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B = Campo magntico, medido em Tesla (T)

Direo e Sentido: - Regra da mo direitaPolegar: iDemais dedos: B

Bobina chata:A bobina chata nada mais do que um conjunto de n espiras que esto justapostas. Lembrando que essas espiras

so todas iguais, apresentando assim, o mesmo raio R.

= permeabilidade magntica (T.m/A)

= corrente eltrica (A)

= raio da espira (m)

Mdulo:

Em que N corresponde ao nmeros de espiras justapostas ou o nmero de voltas do fio condutor que forma as espiras.

AtividadesUma espira circular com dimetro igual a 4 cm percorrida por uma corrente eltrica de 4 A, conforme a figura. (Considereo meio vcuo e a permeabilidade magntica = 4 .107 Tm/A).

O vetor campo magntico no centro da espira perpendicular ao plano da figura, cuja orientao e intensidade so:

1


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a. para fora do plano, com mdulo igual a 4 x 107 Tb. para dentro do plano, com mdulo igual a 4 x 105 Tc. para dentro do plano, com mdulo igual a 4 x 107 Td. para fora do plano, com mdulo igual a 4 x 105 T e. para fora do plano, com mdulo igual a 2 x 105 T

Gabarito: D

= B = 5 .10-6 T saindo do plano da pgina

Uma espira circular tem raio 0,2 m e percorrida por uma corrente de 5A no sentido horrio. Determine a intensidade ea orientao do vetor campo magntico no centro da espira. Adote = 4 .10-7 T.m/A2

Uma espira circular de raio R=0,2 m percorrida por uma corrente eltrica de intensidade i=8A no sentido horrio. D ascaractersticas do vetor campo magntico no centro da espira. Adote = 4 .10-7 T.m/A3

Duas espiras circulares concntricas e coplanares de raios 0,4 m e 0,8 m so percorridas por correntes deintensidades 1A e 4A , respectivamente. Determine a intensidade do vetor campo magntico resultante no centrodas espiras. Adote 0 = 4.10-7 T.m/A

4

= B = 8 .10-6 T saindo do plano da pgina

Os campos magnticos sero somados:B1 =5.10-7 T B2 =20.10-7 T BR =2,5.10-6 T

Para as dus espiras:

aula 07Campo magntico em solenideObjetivo geral






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Conceito bsico

Solenide: O solenide, bobina longa ou eletrom, um fio condutor dobrado em forma de hlice ou pode ser definido

como um conjunto de espiras de mesmo eixo espaadas uniformemente, como mostra a figura abaixo:

O campo magntico no solenide ser dado por:

N = nmero de espirasL = comprimento do soleniden = nmero de espiras por unidade de comprimento.Obs. Para um solenide comprido, podemos considerar o campo magntico com sendo uniforme no seu interior

e nulo no exterior.

O que um eletrom?

Conhecimento Prvio

Professor(a), o estudo do campo magntico e corrente eltrica traz uma forma de visualizar vetores em trs dimenses,que os estudantes no esto habituados. Ao rever as teorias sobre vetores, mostrar as utilidades e aplicaes da regrada mo direita. No caso dos solenides, pode-se montar um experimento simples como um eletrom.

AtividadesUm solenide de 1 metro de comprimento contm 500 espiras e percorrido por uma corrente de 2A. Determinar aintensidade do vetor campo magntico no interior do solenide. Adote = 4 .10-7 T.m/A

O campo do solenide dado por:

B = 4.10-4 T.m/A

1


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(UFG) Um fio fino, encapado ou esmaltado, enrolado em uma haste de ferro. O fio ligado aos plos de umapilha, como mostrado na figura.

a) Por que a haste passa a atrair pequenos objetos de ferro ou ao (alfinetes, clipes, pequenos pregos etc.)?Na montagem temos um solenide que ao ser percorrido por uma corrente eltrica ir gerar um campo magntico capazde atrair certos metais.

b) Aproximando-se uma bssola dessa haste, qual extremidade ela indicar, como sendo o plo norte?A extremidade A ser um polo sul e a extremidade B sera um polo norte.

c) Qual a mudana que ocorre ao se inverter a pilha (inverter os plos)?Os polos magneticos tambem sero invertidos.

Gabarito: A

2

A figura representa um solenide, sem ncleo, fixo a uma mesa horizontal. Em frente a esse solenide est colocadoum m preso a um carrinho que se pode mover facilmente sobre essa mesa, em qualquer direo.

Estando o carrinho em repouso, o solenide ligado uma fonte de tenso e passa a ser percorrido por umacorrente contnua cujo sentido est indicado pelas setas na figura. Assim, gerado no solenide um campomagntico que atua sobre o m e tende a mover o carrinho

a) aproximando-o do solenide.b) afastando-o do solenide.c) de forma oscilante, aproximando-o e afastando-o do solenide.d) lateralmente, para dentro do plano da figura.e) lateralmente, para fora do plano da figura.

3

aula 08Atividades sobre campo magnticoObjetivo geral

Determinar as relaes entre corrente eltrica e campo magntico


FSICa

28

AtividadesNo polo magntico norte da Terra uma agulha de inclinao:a) se apresenta horizontal;b) se apresenta vertical;c) forma um ngulo agudo com o horizonte;d) gira rapidamente;

Gabarito: B

1

A transformao de energia mecnica para energia eltrica realizada em:a) motores eltricos;b) transformadores;c) eletroms;d) dnamos e alternadores;

Gabarito: D

2

Quando uma barra de ferro magnetizada so:a) acrescentados eltrons barra;b) retirados eltrons da barra;c) acrescentados ms elementares barra;d) retirados ms elementares da barra;e) ordenados os ms elementares da barra;

Gabarito: E

3

Um fio condutor retilneo e muito longo percorrido por uma corrente eltrica constante, que cria um campomagntico em torno do fio. Esse campo magntico:a) tem o mesmo sentido da corrente eltrica;b) uniforme;c) diminui medida que a distncia em relao ao condutor aumenta;d) paralelo ao fio;e) aponta para o fio;

Gabarito: C

4

Dois condutores eltricos, retilneos, dispostos paralelamente um ao outro, so percorridos por correntes contnuas,distintas e de mesmo sentido. A tendncia destes condutores de:a) aproximao mtua;b) repulso mtua;c) aproximao ou repulso, dependendo das intensidades das correntes;d) permanecerem na mesma posio;

Gabarito: A

5


FSICa

29

O fenmeno da induo eletromagntica usado para gerar praticamente toda a energia eltrica que consumimos. Essefenmeno consiste no aparecimento de uma fora eletromotriz entre os extremos de um fio condutor submetido a um:a) campo eltrico;b) campo magntico invarivel;c) campo eletromagntico invarivel;d) fluxo magntico varivel;e) fluxo magntico invarivel;

Gabarito: D

6

Dentre os aparelhos ou dispositivos eltricos abaixo, uma aplicao prtica do eletromagnetismo:a) a lmpada.b) o chuveiro.c) a campainha.d) a torradeira.e) o ferro de passar.

Gabarito: C

7

A corrente eltrica induzida surge num condutor quando este: a) se move paralelamente s linhas de induo;b) se move cortando as linhas de induo;c) posto em contato com o m;d) permanece em repouso num campo magntico uniforme;

Gabarito: B

8

aula 09Fora magntica sobre cargasObjetivo geral


O que ocorre com uma carga eltrica ao entrar em um campo magntico?Como funciona o forno de microondas?

Conhecimento Prvio


u Compreender o princpio de produo de eletricidade a partir do magnetismo esuas aplicaes.

u Compreender o conceito de fora magntica e suas aplicaes

Professor(a), nesta aula ser trabalhada a fora magntica. Mais uma vez um entrave pode ser o carter vetorial dagrandeza. Relembre conceitos de campo magntico, cargas eltricas e foras circulares.


FSICa

30

Objetivo geral

Fora magnticaAo estudar tubos de raios catdicos, ainda no sculo XIX, os cientistas perceberam a interferncia que as cargas

eltricas sofrem ao entrar em um campo magntico.

No tubo, a trajetria descrita pelas cargas podia ser induzida pela ao de campos eletromagneticos. Desta forma,quando a carga entrava em movimento no aparelho, estava sujeita a ao de uma fora magntica.

Os antigos aparelhos de Tv adotam este princpo.Um campo magntico no atua sobre cargas eltricas em repouso,mas se pegarmos esta carga e lanarmos com uma velocidade v em direo a uma rea onde h um campo magnticoB pode aparecer uma fora F de origem magntica atuando sobre esta carga. As caractersticas desta fora magnticaforam determinadas pelo fsico Hendrick Antoon Lorentz .

Modulo:

Em que:

= fora magntica

= carga eltrica

= velocidade da carga no campo magntico

= intensidade do campo magntico

= ngulo entre B e V


FSICa

31

Direo e Sentido: -Regra da mo esquerda (valendo para cargas positivas)Polegar: FMIndicador: BMdio: v

Situaes:A - Carga em repouso no campo magntico FM = 0

B - Carga com velocidade paralela s linhas de campo magntico FM = 0

C - Carga com velocidade perpendicular ao campo magntico FM mxima e trajetria circular

FM

B

v

q v = 0

q qB B

v v

x xv

x

F+ q,mx x

x x x x x B

x

x x x x xx x x x x

x x x xR

xx

B


FSICa

32

AtividadesUma partcula eltrica de carga q = 6x10-6 C desloca-se com velocidade 2.103 m/s, formando um ngulo q = 30com um campo magntico uniforme de intensidade 25.104 T, conforme indica a figura. Determine a fora magnticaque atua sobre a partcula.

6x10-6. 2.10325.104.0,5 = 1,5.103N orientada para cima (norte).

Gabarito: A

1

A maior fora de origem magntica (medida em newton) que pode atuar sobre um eltron (carga e = 1,610-19 C)em um tubo de TV, onde existe um campo magntico de mdulo B = 83,0 mT, quando sua velocidade de 7,0106m/s, vale aproximadamentea) 9,310-14b) 4,710-16c) 13,310-10d) 8,110-10

2

A figura a seguir representa um campo magntico B vetorial, entrando na folha. Uma partcula A apresenta umavelocidade v e se dirige para o campo.

Com base em sua anlise da figura, assinale as proposies abaixo com C (certo) ou E (errado):

a. ( C ) Se A estiver carregada positivamente, sua trajetria ser desviada para cima, ao atravessar o campo.b. ( E ) Se A estiver carregada negativamente, sua trajetria ser desviada para fora da folha da prova, ao atravessar o campo.c. ( E ) Independente da sua carga, sua trajetria no ser desviada, ao atravessar o campo.d. ( C ) Se A estiver neutra, atravessar o campo sem sofrer desvio.

3

Um eltron acelerado, a partir do repouso, ao longo de 8,8 mm, por um campo eltrico constante e uniformede mdulo E = 1,0 105 V/m. Ao abandonar o campo eltrico, o eltron penetra perpendicularmente a um campomagntico constante e uniforme de mdulo B = 1,0 10-2 T.Sabendo-se que a razo carga/massa do eltron vale e/m = 1,76 1011 C/kg, assinale as proposies abaixo comC (certo) ou E (errado):

4

q

B

v

AX X X X X X XX X X X X X XX X X X X X XX X X X X X X

B

v


FSICa

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a. ( C ) o movimento descrito pelo eltron na regio de campo eltrico, ser retilneo e uniformemente variado.b. ( C ) a acelerao do eltron vale 1,76x1016 m/s.c. ( E ) a velocidade final do eltron vale 1,76x106 m/s.d. ( E ) o raio da rbita descrita pelo eltron 0,1 m.

aula 10Trajetria de cargas no Campo MagnticoObjetivo geral


Conceito bsico

Trajetria de uma partcula num campo magntico:J verificamos que:

O que um movimento circular?

Conhecimento Prvio


u Identificar a fora magntica sobre cargas em movimento.

u Compreender a trajetria das cargas em um campo magntico.

Professor(a), nesta aula ser analisada a trajetria das cargas dentro do campo magntico. Pode ser necessrioretomadas de conceitos sobre foras circulares.

A - Carga em repouso no campo magntico FM = 0

q v = 0

B - Carga com velocidade paralela s linhas de campo magntico FM = 0

q qB B

v v

B


FSICa

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C - Carga com velocidade perpendicular ao campo magntico FM mxima e trajetria circular

Quando uma partcula atirada perpendicularmente em um campo magntico, sua trajetria ser circular se ongulo entre B e V for de 90. Como j sabemos a fora magntica FM equipara-se resultante centrpeta Fcp. Portantopodemos fazer uma comparao entre as duas frmulas, para que possamos calcular o raio da trajetria curva R.

Note que o raio depender diretamente da massa e da velocidade da partcula e ser inversamente proporcional aoproduto da carga pelo campo magntico.

x xv

x

F+ q,mx x

x x x x x B

x

x x x x xx x x x x

x x x xR

xx

AtividadesEscreva uma justificativa fsica para cada uma das situaes:

a) Carga em repouso no campo magntico FM = 0

b) Carga com velocidade paralela s linhas de campo magntico FM = 0

Como a velocidade da partcula nula, e a equao da fora :

A FM ser nula.

1


FSICa

35

Nesta situao a velocidade da carga paralela ao campo, logo o ngulo entre B e V de 180 e o seno de 180 zero, a FM ser nula.

Como o ngulo entre B e V ser 90 e neste ngulo temos o seno mximo, a fora ser mxima e ocorrer uma resultante centrpeta.

FC = m.v2/RIgualando as expresses:q.V.B = m.v2/R

Como R = m.v/q.BR = 9,11.10-31. 3.108/1,6.10-19. 103R = 1,7.10-3m

c) Carga com velocidade perpendicular ao campo magntico FM mxima e trajetria circular

Demonstre como pode ser calculado o raio da trajetria circular de uma carga em um campo magntico quando esta lanada a um ngulo de 90 com o campo:2

Um eltron entra perpendicularmente em um campo magntico de 103T. Determine o raio da trajetria do eltronadotando os valores elementares: q= 1,6.10-19C, m = 9,11.10-31kg e v = 3.108 m/s:3

aula 11Fora magntica sobre condutoresObjetivo geral


Conceito bsico

Fora magntica sobre condutoresJ sabemos que um condutor percorrido por corrente eltrica pode gerar um campo magntico. Este campo

magntico pode interagir com outros campos, surgindo ento foras magnticas nos condutores, de atrao ou repulso.

Quais fenmenos magnticos podem ser observados em um condutor percorrido por corrente eltrica?

Conhecimento Prvio


u Compreender a fora magntica atuante sobre fios retilneos.

Professor(a), nesta aula ser trabalhada a fora magntica. Mais uma vez um entrave pode ser o carter vetorial dagrandeza. Relembre conceitos de campo magntico, corrente eltrica e trigonometria.


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Considere um fio retilneo de tamanho L conduzindo uma corrente eltrica i dentro de uma regio de campomagntico uniforme B. Sobre cada carga eltrica que percorre o condutor atua uma fora magntica. Pode-se mostrarque a intensidade da fora magntica total exercida sobre o fio dado por:

No SI a unidade de intensidade do campo magntico o tesla representado pelo smbolo T. Se o fio condutor estiver paralelo com as linhas do campo magntico a fora magntica ser nula (F = 0), pois

sem 0= 0 e sen180= 0.

O sentido da fora dado pela regra da mo esquerda, como mostra a figura abaixo:

Onde coloca-se o dedo indicador no sentido do campo e o dedo mdio no sentido da corrente, dando no dedopolegar o sentido da fora magntica.

Quando temos dois fios paralelos percorridos por correntes eltricas e os dois esto um no campo magnticodo outro eles se interagem. Se as correntes eltricas forem de sentidos contrrios eles se repelem e se as correntesforem de mesmo sentidos ele se atraem.

Onde o ngulo entre o vetor B e o fio conduzindo corrente.

i

B B

i

F B

i


FSICa

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AtividadesUm fio condutor, de comprimento L, percorrido por uma corrente de intensidade i, est imerso num campomagntico uniforme B. A figura a seguir mostra trs posies diferentes do fio (a), (b) e (c), em relao direodo campo magntico. Sendo F(a), F(b) e F(c) as intensidades das foras magnticas produzidas no fio, nasrespectivas posies, correto afirmar que:

a) F(a) > F(b) > F(c).b) F(b) > F(a) > F(c).c) F(a) > F(c) > F(b).d) F(c) > F(b) > F(a).e) F(a) = F(b) = F(c).

( F ) Um eltron, movimentando-se em linha reta no vcuo, produz um campo magntico na direo de propagaodo eltron.( V ) A fora magntica sobre um eltron em repouso no vcuo, em uma regio do espao onde o campo magnticoseja de 2T, nula.

Gabarito: B

1

Marque V ou F nas alternativas que seguem:.2


FSICa

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( F ) A quantidade de movimento de um prton que se move no vcuo com uma velocidade escalar de mduloconstante v, em um campo magntico uniforme e perpendicular direo de propagao do prton, constante.( V ) Um prton que se move no vcuo, sob a ao de um campo magntico uniforme e perpendicular direode propagao do prton, descreve uma trajetria circular.( V ) Dois condutores metlicos paralelos percorridos por correntes eltricas idnticas que fluem no mesmo sentidoatraem-se mutuamente.

Trs condutores A, B, e C, longos e paralelos, so fixados como mostra a figura e percorridos pelas correntes IA, IB, IC,que tm os sentidos indicados pelas setas.

A fora magntica resultante que atua sobre o condutor B est dirigida

Gabarito: D

a) da esquerda para a direita, no plano da figura.b) de baixo para cima, no plano da figura.c) de fora para dentro do plano da figura.d) da direita para a esquerda, no plano da figura.e) de dentro para fora do plano da figura.

3

IA

A B C

IB IC

aula 12Atividades sobre Fora magnticaObjetivo geral

Identificar, reconher e analisar os fenmenos eletromagnticos.

Professor(a), aproveite este momento para rever definies e realizar nivelamentos.

AtividadesUm fio condutor retilneo e muito longo percorrido por uma corrente eltrica constante, que cria um campomagntico em torno do fio. Esse campo magntico:1


FSICa

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a) tem o mesmo sentido da corrente eltrica;b) uniforme;c) diminui medida que a distncia em relao ao condutor aumenta;d) paralelo ao fio;e) aponta para o fio;

Gabarito: C

Gabarito: A

Gabarito: D

Gabarito: C

Dois condutores eltricos, retilneos, dispostos paralelamente um ao outro, so percorridos por correntes contnuas,distintas e de mesmo sentido. A tendncia destes condutores de:

a) aproximao mtua;b) repulso mtua;c) aproximao ou repulso, dependendo das intensidades das correntes;d) permanecerem na mesma posio;

2

Uma carga eltrica imersa num campo magntico ficar: a) sempre sujeita ao de uma fora magntica;b) sob a ao de fora magntica, se estiver em movimento;c) sob a ao de fora magntica, se locomover perpendicularmente s linhas de induo do campo;d) sob a ao de fora magntica se estiver em movimento no paralelo s linhas de induo do campo;

a) s produz campo eltrico;b) s produz campo magntico no interior do fio;c) sempre produz campo magntico ao redor do fio;d) produz campo magntico somente se a corrente for varivel;

3

A corrente eltrica que passa por um fio metlico (condutor):4

Um aparelho destinado a medir cargas e massas de partculas, utilizado em anlises fsicas,possui uma regio onde esto presentes um campo eltrico uniforme e, perpendicularmente aele, um campo de induo magntica tambm uniforme. Quando um eltron injetado nessaregio (ver figura a seguir) com determinada velocidade ao longo de uma direoperpendicular a ambos os campos, observa-se que ele segue um movimento retilneo uniforme.Considerando que o mdulo do campo eltrico seja de 700 V/m e o mdulo da induomagntica seja igual a 0,50 T, determine o mdulo da velocidade do eltron.

DESAFIO


FSICa

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Como existe um campo magntico e um campo eltrico e o eltron continua em um mruv, a foramagntica se iguala fora magntica:FE = FME.q = q.V.B (sen90)V = E/BV = 700/0,5 = 1400m/s

v

E

B

aula 13Fluxo magnticoObjetivo geral

Identificar e compreender osfenmenos relacionados ao fluxomagntico e suas aplicaes.

Conceito bsico

Fluxo Magntico Imagine que tenhamos uma superfcie plana de rea A onde existe a presena de um campo de induo magntico

uniforme B, conforme a figura. Seja n normal superfcie e o ngulo que n faz com a direo do campo magntico:

O que ocorre com um condutor ao se aproximar de um m?

Conhecimento Prvio


u Identificar e compreender os fenmenos relacionados ao fluxo magntico esuas aplicaes.

Professor(a), como a noo de fluxo magntico abstrata, sugerimos adotar modelos e desenhos para explicaros fenmenos.


FSICa

41

Dessa forma, definido o fluxo magntico (fi), como sendo o produto entre a induo magntica, a rea dasuperfcie plana e o cosseno do ngulo formado, ou seja:

= BA cos

A induo magntica uma grandeza vetorial, sendo assim, ela possui mdulo, direo e sentido. No SistemaInternacional de Unidades (SI), a unidade de fluxo magntico o Weber (W), em homenagem ao fsico alemo queviveu no sculo XIX.

De forma simplificdada o fluxo magntico pode ser entendido como sendo o nmero de linhas de induo queatravessam a superfcie, assim sendo, podemos concluir que quanto maior o nmero de linhas que atravessam asuperfcie maior ser a ntensidade do fluxo magntico na regio delimitada pela rea A.

Exemplo: Uma regio circular de raio 30 cm atravessada sob um ngulo de 60 com a normal, pelas linhas de induo de

um campo magntico uniforme de 106T. a) Qual o fluxo magntico nesta regio circular? = BA cos = 106. (30.10-2)2. 0,5 = 45.103Wbb) O que ocorreria se o ngulo com a normal fosse de 90?Como cos 90 zero, o fluxo magntico neste situao seria nulo.

Professor(a), sugerimos a resoluo do exemplo a seguir para ilustrar melhor a teoria de fluxo magntico

AtividadesUma espira retangular, com 20cm de largura, por 40cm de comprimento encontra-se imersa em um campo deinduo magntica uniforme e constante, de mdulo 103 T. As linhas de induo formam um ngulo de 30 como plano da espira, conforme mostra a figura:

Qual o valor do fluxo de induo magntica que passa pela espira? = BA cos = 103.(0,2x0,4) .0,86 = 68,8 Wb

1

Um campo magntico atua a 60 sobre uma espira quadrada de aresta 0,1m, gerando um fluxo de induomagntica de 1Wb. Qual a intensidade do campo magntico?2


FSICa

42

= BA cos

1 = B. (0,1)2.0,5

B = 200T

Gabarito: A

A corrente eltrica induzida em uma espira circular ser:

a) nula, quando o fluxo magntico que atravessa a espira for constante; b) inversamente proporcional variao do fluxo magntico com o tempo; c) no mesmo sentido da variao do fluxo magntico; d) tanto maior quanto maior for a resistncia da espira; e) sempre a mesma, qualquer que seja a resistncia da espira.

3

aula 14Induo magnticaObjetivo geral


Observe a figura:

Como podemos explicar os fenmenos eletromagnticos que esto ocorrendo?

Conhecimento Prvio


u Identificar fenmenos de induo magntica

u Compreender as aplicaes da induo magntica na gerao de energia eltrica

Professor(a), Fenmenos de induo magntica esto ligados gerao de energia eltrica. Nesta auladebates sobre as diferentes formas de se gerar energia eltrica podem complementar as informaes.


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Conceito bsico

Lei de Faraday-NeumannA lei de Faraday-Neumann relaciona a fora eletromotriz gerada entre os terminais de um condutor sujeito

variao de fluxo magntico com o mdulo da variao do fluxo em funo de um intervalo de tempo em que estavariao acontece, sendo expressa matematicamente por:

O sinal negativo da expresso uma consequncia da Lei de Lenz, que diz que a corrente induzida tem umsentido que gera um fluxo induzido oposto ao fluxo indutor.

Veja um esquema numa situao de aproximao e, em seguida, de afastamento:

Este o princpio de funcionamento de geradores e turbinas eltricas bem como motores.Em um gerador, provocado o movimento de indutores (geradores de campo magntico). Estes indutores so

envoltos por uma srie de bobinas de material condutor. O movimento e oscilao do campo magntico dos indutoresgera uma corrente induzida nos condutores e esta corrente transportada at nossas casas pela rede eltrica.

Nos motores o que ocorre o contrrio. Uma corrente induzida produzida por uma bateria faz com que osindutores entrem em movimento.

Observe a figura:

O Movimento do ma gera uma corrente eltrica na bobina ligando a lmpada.


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TransformadoresOutra aplicao da induo magntica so os transformadores de tenso, chamados normalmente de

transformadores. Estes equipamentos so dispositivos capazes de aumentar ou reduzir valores de tenso.Um transformador constitudo por um ncleo, feito de um material altamente imantvel, e duas bobinas com

nmero diferente de espiras isoladas entre si, chamadas primrio (bobina que recebe a tenso da rede) e secundrio(bobina em que sai a tenso transformada).

O seu funcionamento baseado na criao de uma corrente induzida no secundrio, a partir da variao de fluxogerada pelo primrio.

A tenso de entrada e de sada so proporcionais ao nmero de espiras em cada bobina. Sendo:

Por esta proporcionalidade conclumos que um transformador reduz a tenso se o nmero de espiras dosecundrio for menor que o nmero de espiras do primrio e vice-verso.

Se considerarmos que toda a energia conservada, a potncia no primrio dever ser exatamente igual potnciano secundrio, assim:

PP = PS Portanto: UP.iP = US.iS

Onde:

UP a tenso no primrio; US a tenso no secundrio;

im

Anel metlico

Suporte isolante

AtividadesAproxima-se um m de um anel metlico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento dom, em direo ao anel:

a) no causa efeitos no anel.b) produz corrente alternada no anel.c) faz com que o polo sul do m vire polo norte e viceversa.d) produz corrente eltrica no anel, causando uma fora de atrao entre anel e m.e) produz corrente eltrica no anel, causando uma fora de repulso entre anel e m.

Gabarito: E

1

Num condutor fechado, colocado num campo magntico, a superfcie determinada pelo condutor atravessadapor um fluxo magntico. Se por um motivo qualquer o fluxo variar, ocorrer:2


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a) curto circuito b) interrupo da corrente c) o surgimento de corrente eltrica no condutor d) a magnetizao permanente do condutor e) extino do campo magntico

Gabarito: C

As figuras abaixo representam uma espira e um im prximos.

Das situaes abaixo, a que NO corresponde induo de corrente na espira aquela em que:

Gabarito: E

Gabarito: C

a) a espira e o im se afastam; b) a espira est em repouso e o im se move para cima; c) a espira se move para cima e o im para baixo; d) a espira e o im se aproximam; e) a espira e o im se movem com a mesma velocidade para a direita.

3

A figura abaixo representa o esquema de um transformador utilizado para aumentar ou diminuir a tenso eltricafornecida a um circuito. Sobre o funcionamento desse transformador, se ________, ento, ____________.

A opo que completa, corretamente, as lacunas acima :a) V1 = V2 , i1 < i2.b) V1 > V2 , i1 > i2.c) V1 > V2 , N1 > N2.d) V1 = V2 , N1 < N2.

4

V1 tenso do primrioI1 corrente eltrica do primrioN1 nmeros de espirais do primrioV2 tenso do secundrioI2 corrente eltrica do secundrioN1 nmeros de espirais do secundrio


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O fenmeno da induo eletromagntica permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles otransformador, o qual um equipamento eltrico que surgiu no incio do sculo 19, como resultado da unio entreo trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia eltrica e eletrnica.Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tenso eltrica, o transformador constitudopor um ncleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura a seguir. Uma das bobinas (chamada de primrio)tem N1 espiras e sobre ela aplicada a tenso U1, enquanto que a outra (chamada de secundrio) tem N2 espirase fornece a tenso U2

Sobre o transformador, correto afirmar:

Gabarito: E

a) utilizado para modificar a tenso tanto em sistemas de corrente contnua quanto nos de corrente alternada.b) S aparece a tenso U quando o fluxo do campo magntico produzido pelo primrio for constante.c) Num transformador ideal, a potncia fornecida ao primrio diferente da potncia fornecida pelo secundrio.d) Quando o nmero de espiras N menor que N a corrente no secundrio maior que a corrente no primrio.e) Quando o nmero de espiras N menor que N a tenso U ser maior que a tenso aplicada U.

5

U1 U2N1 N2


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