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Magnetismo

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Magnetismo

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Magnetismo é devido a uma região chamada Magnésia, localizada na Turquia.

Constítuidas de óxido de ferro e denominadas magnéticas. Atualmente, recebem o nome genérico de ímã natural.

Origem:

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Ímãs: Naturais ou Artificiais

Naturais: óxido de mi-nério de ferro denomi-nado Magnetita.

Artificiais: fabricados a partir de algumas ligas metálicas.

Norte Sul

Representação deum Ímã em barra

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Campo Magnético:

É uma região do espaço na qual um pequeno corpo de prova fica sujeito a uma força de origem magnética.

A representação do campo magnético em dado ponto de espaço é dada pelo Vetor Campo Magnético

B

N

S

S N

N

S

B

B

Agulhas de bússola

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Magnetismo da Terra

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Campo Magnético criado por um Condutor Retilíneo

1820, o físico dinamarquês Hans C. Oersted (1777-1851) verificou, experimentalmente, que a corrente elétrica cria um campo magnético ao seu

Da experiência, Oersted concluiu que:

Uma corrente elétrica cria ao seu redor um campo magnético.

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“Toda corrente elétrica gera ao redor de si um campo magnético.”

As linhas de campo são circulares e concêntricas ao fio por onde passa a corrente elétrica e estão contidas num plano perpendicular ao fio.

O sentido do Campo Magnético é dado pela regra da mão direita (o polegar indica o sentido da corrente elétrica e os demais dedos acompanham o sentido do Campo Magnético).

Campo Magnético criado por um Condutor Retilíneo

i.

i .. Saída

Entrada

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Cálculo do Campo Magnético:

Verificou-se experi-mentalmente que:

Onde é a permeabilidade magnética do meio em que está o condutor.

No vácuo seu valor é:

0 = 4 . 10 -7 (S.I.)

A unidade de medida para o campo magnéti-co é o Tesla (T).

r

iB

. 2

.

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Cálculo para uma Espira Circular:

R

iB

2

.

ii

ii

.i i

i i

Corrente no sentido horário

Corrente no sentido anti horário

B

B

Obs.: Se enrolarmos várias vezes um fio em torno da mesma circunferência, a intensida- dade do campo magnético ficaria multiplicada por n(número de voltas).

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Campo Magnético em um Solenóide

Enrolamento de fio ao longo de um cilindro.

il

nB .

i i

l

B

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Força sobre uma carga em movimento em um campo magnético

Uma carga elétrica q que se movimenta em um campo magnético, fica submetida à ação de uma força magnética.

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Força sobre uma carga em movimento em um campo magnético

Regra da Mão esquerda

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I - Quando o vetor velocidade é paralelo ao vetor campo magnético:

Força magnética nula

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II - Quando o vetor velocidade é perpendicular ao vetor campo

magnético:

A força magnética Fm age perpendicularmente ao plano formado por V e B

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III - Quando o vetor velocidade forma um ângulo com o vetor campo

magnético:

A carga se desloca formando um ângulo na direção de B.

sen VqBFm

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Obs.: Para cargas negativas, o sentido da força é o contrário do sentido obtido

pela regra

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Movimento de uma carga em um campo magnético

A carga penetra formando um ângulo de 0º ou 180º:

0180sensen

00sensen

o

m

om

VqBVqBF

VqBVqBF

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Movimento de uma carga em um campo magnético

A carga penetra formando um ângulo de 90º com o campo magnético

Quando V é perpendicular a B, a carga excuta MCU em plano perpendicular a B.

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Cálculo do raio da trajetória

qBVm

R

RVm

VqB

FF cpm

2

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Movimento de uma carga em um campo magnético

A carga penetra obliquamente ao campo magnético

21 VVV Trajetória é uma hélice cilíndrica

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Força Magnética em um condutor retilíneo

Um condutor, quando atravessado por uma corrente elétrica e submetido à ação de um campo magnético, sofre a ação de uma força magnética.

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Força Magnética em um condutor retilíneo

sen LiBFm

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Força Magnética entre condutores paralelos

A força será de atração quando as correntes forem de mesmo sentido, de repulsão, quando em sentidos opostos

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Exercício 1

Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica igual a 4 A. Sabendo-se que a permeabilidade magnética no meio é igual a 4π . 10-7 Tm/A, determine a intensidade do campo magnético a uma distância de 0,5 m do fio.

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Exercício 2

 

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Exercícios 3

Um solenóide ideal, de comprimento 50cm e raio 1,5cm, contém 2000 espiras e é percorrido por uma corrente de 3,0A. O campo de indução magnética é paralelo ao eixo do solenóide e sua intensidade B é dada por: B=m0nI, onde n é o número de espiras por unidade de comprimento e I é a corrente. Sendo m0=4πx10-7N/A2

A) Qual é o valor de B ao longo do eixo do solenóide?

B) Qual é a aceleração de um elétron lançado no interior do solenóide, paralelamente ao eixo? Justifique.

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Exercícios 4

Um campo magnético uniforme, B = 5 . 10-4 T, está aplicado no sentido positivo do eixo y. Um elétron é lançado através do campo, no sentido positivo do eixo z, com velocidade de 2 . 105 m/s. Dado: carga do elétron = -1,6 . 10-19C.

A) Qual é o módulo, a direção e o sentido da força magnética aplicada sobre o elétron no instante inicial?

B) Qual é a trajetória descrita pelo elétron? Faça um esboço.

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Exercícios 5

Um condutor na forma retangular, de dimensões 10 cm e 20 cm (ver figura) está totalmente imerso em um campo magnético uniforme de intensidade 0,5 T. Calcule quando a intensidade da corrente for de 2A:

A)Intensidade da força que atua em cada ramo do condutor.

B)O momento de rotação a que ele fica submetido.