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Magnetismo
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:
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
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
Magnetismo da Terra
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.
“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
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
.
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).
Campo Magnético em um Solenóide
Enrolamento de fio ao longo de um cilindro.
il
nB .
i i
l
B
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.
Força sobre uma carga em movimento em um campo magnético
Regra da Mão esquerda
I - Quando o vetor velocidade é paralelo ao vetor campo magnético:
Força magnética nula
II - Quando o vetor velocidade é perpendicular ao vetor campo
magnético:
A força magnética Fm age perpendicularmente ao plano formado por V e B
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
Obs.: Para cargas negativas, o sentido da força é o contrário do sentido obtido
pela regra
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
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.
Cálculo do raio da trajetória
qBVm
R
RVm
VqB
FF cpm
2
Movimento de uma carga em um campo magnético
A carga penetra obliquamente ao campo magnético
21 VVV Trajetória é uma hélice cilíndrica
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.
Força Magnética em um condutor retilíneo
sen LiBFm
Força Magnética entre condutores paralelos
A força será de atração quando as correntes forem de mesmo sentido, de repulsão, quando em sentidos opostos
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.
Exercício 2
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.
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.
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.