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Ciências da Natureza – Física Prof.: Luiz Felipe
Ação de um campo magnético sobre cargas elétricas
✓ Força magnética sobre cargas elétricas
Considere uma carga q lançada em uma região de campo magnético com uma certa
velocidade v
Sobre ela atua uma força magnética dada por:
. . .mF q v B sen=
• direção: perpendicular aos vetores velocidade eao vetor indução magnética
• sentido: dado pela regra da mão esquerda
➢ obs.: se a carga for negativa então o sentido daforça será o oposto da regra da mão esquerda
unidade: tesla (T)
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Exemplos:
✓ Movimento de uma carga lançada em um campo magnético uniforme
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1º caso) a carga elétrica é lançada paralelamente às linhas de indução
Neste caso temos que θ = 0º ou θ = 180º . Sendo assim, temos para a força magnética:
. . . 0m mF q v B sen F= =
a carga realizará um MRU
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2º caso) a carga elétrica é lançada perpendicularmente às linhas de induçãoNeste caso temos que θ = 90º. Sendo assim, temos para a força magnética:
. . . . .m mF q v B sen F q v B= =
a carga realizará um MCU
Seja m a massa da partícula. Como a força magnética é uma força centrípeta, temos:
2 .. .
.m cp
v m vF F q v B m R
R q B= = =
Para o cálculo do período temos:
2 2 2.
S R mv mv v v T
t T T q B q B
= = = =
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3º caso) a carga elétrica é lançada obliquamente às linhas indução
a carga realizará um movimento helicoidaluniforme, cuja trajetória é uma hélice cilíndrica
Para o passo p da hélice temos:
( )2 .cos
. cosX
S mvv S T v p
t q B
= = =
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➢ Obs.: auroras polaresPartículas eletrizadas vindas do espaço, passando perto da Terra, são capturadas pelo
seu campo magnético e descrevem trajetórias em espiral, análogas a um saca-rolhas, ao redordas linhas do campo terrestre, indo para os polos. Lá, essas cargas excitam os átomos deoxigênio e nitrogênio, principalmente.
aurora boreal
aurora austral
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✓ O Efeito Hall
A partir da invenção da pilha, em 1800, por Alessandro Volta, foi possível produzir correnteselétricas ao longo de fios metálicos. Surgiu então a pergunta: as cargas que se movem no fiosão positivas ou negativas?
▪ Se as cargas móveis fossem negativas, a parte de cima da lâmina ficaria negativa e aparte de baixo positiva. A ddp UMN então seria negativa.
▪ Se as cargas móveis fossem positivas, a parte de cima da lâmina ficaria positiva e a partede baixo negativa. A ddp UMN então seria positiva.
O experimento mostrou que a ddp era negativa, logo as cargas móveis são negativas.
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Ficando a parte de cima então carregada negativamente, e a parte de baixocarregada positivamente, surge um campo elétrico com sentido para cima, o qual fará comque as cargas móveis sofram a ação de uma força elétrica com sentido para baixo. Esseprocesso ocorrerá até que seja atingido o equilíbrio na vertical. A partir daí, as cargasseguirão sem desvio.
Assim temos:
.mag el
EF F q vB sen q E v
B= = =
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✓ Força magnética sobre um condutor retilíneo
Considere um condutor retilíneo imerso num campo magnético uniforme. Sendo ℓ oseu comprimento e i a intensidade da corrente elétrica contínua e constante que o atravessa.Sobre cada carga elétrica elementar e que constitui a corrente elétrica convencional, o campomagnético exerce uma força magnética. A força magnética resultante no fio condutor entãoserá o somatório das forças aplicadas nas “n” cargas que atravessarem um trecho desse fioem um certo intervalo de tempo. Logo:
. . . .m mF q vBsen F n e v B sen = =
Mas temos que: e ne
v it t
= =
. . . .m m mF n e v B sen F ne Bsen F Bi sent
= = =
Pode-se concluir que, para o fio, teremos:
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• direção: perpendicular ao condutor e ao vetor indução magnética• sentido: dado pela regra da mão esquerda
➢ Obs.: regra da mão direita
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✓ Galvanômetro de quadro móvelUma bobina retangular constituída por um fino fio de cobre é montada envolvendo um
cilindro. Por estar imersa em um campo magnético, essa bobina gira ao ser percorrida porcorrente elétrica. Ao girar, o ponteiro fixado em seu eixo também gira, deslocando-se sobreuma escala. Esse deslocamento é proporcional à intensidade da corrente elétrica.
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✓ Alto-falante de bobina móvelO alto-falante é um transdutor eletromecânico, um sistema que converte sinais elétricos emsinais sonoros (mecânicos). Nele, uma bobina prende-se ao cone (membrana que vibra). Abobina é percorrida por uma corrente elétrica e, por estar imersa em um campo magnético,recebe forças que a deslocam da posição de equilíbrio.
ímã permanente
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a intensidade da força na bobina e no cone varia. A vibração do cone produz ondas sonoras
