Nesta quarta, 12, veremos na aula 13, da disciplina de Instrumentação em ciências e suas tecnologias IIII, ministrada pelo professor Rafael, veremos a força na teoria eletromagnética denominada de Força de Lorentz e a Lista de exercícios V.
A teoria e prática é a meta principal das 3 disciplinas de Instrumentação em ciência e suas tecnologias do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité. Utilizando materiais de baixo custo os estudantes da disciplina de Instrumentação sobre eletromagnetismo montam os kits sob a orientação do professor Rafael Rodrigues.
Lei de Faraday
Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético. Lembre-se que as partículas com cargas elétricas, em repouso, gera somente campo elétrico.
Michael Faraday é o pai da eletricidade e aultor da lei de indução eletromagnética, anunciada em 1831 e a Lei de Lenz em 1834.
Nesta aula, vemos a construção de kits de circuitos com eletroimã, motor elétrico e a explicação da Lei de Faraday no nível universitário e no nível do ensino médio.
A lei de Lenz do eletromagnetismo explica o sinal negativo na lei de Faraday, no nível do ensino médio, temos:
𝜀= −ΔΦ/ Δt ,
com a variação do fluxo magnético, no ensino médio, sendo dado por
ΔΦ = ΣΔA | B| cosΘ
significa que corrente induzida tende a se opor aquilo que a criou.
No momento em que o centro do ímã passar pela expira ocorrerá a inversão da variação do fluxo magnético, neste momento tendo a corrente nula. Este fluxo aumenta sempre que o polo Norte se aproximar da espira.
Professor Rafael Rodrigues Explicando a lei de Faraday, no nível de ensino médio.
Esta aula 13, está relacionada com com a aula 05.
https://rafaelrag.blogspot.com/2021/12/ufcg-20211-aula-6-instrumentacao-iii.html
Campo eltromagnético: força de Lorentz
A interação do campo eletromagnético é mediado pela força de Lorentz, a qual, é a força eletromagnética, sendo exatamente a adição da força elétrica com a força magnética, com o campo elétrico variando no tempo. O verto força de Lorentz torna-se:
F_L=F_e+F_m
Aqui a lei de Gauss obedece a mesma equação, a diferença que o campo elétrico varia no tempo.
Foi visto: campo Elétrico ________ força elétrica
Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P:
Campo Magnético: força magnética
Regra da mão direita
A palma da mão indica o sentido do vetor força magnética, o dedo polegar indica o sentido do vetor velocidade e os demais dedos da mão direita o sentido do campo magnético.
O campo eletromagnético se propaga em uma direção perpendicular a vibração de ambos campos elétrico e magnético. Veja a onda eletromagnética se propagando.
A força magnética de um campo magnético de intensidade B gerado por um fio com corrente i e comprimento L:
F_m=BiL
Descobertas de Nikola Tesla na Eletriciadade
O cientista Nikola Tesla (1856 – 1943) afirmava que suas invenções eram criadas com informações advindas de seres extraterrestres.
Na década de 90 do século 19, Nikola Tesla tinha revolucionado o mundo com suas invenções para aproveitar a eletricidade, dando-nos o motor elétrico de indução, corrente alternada (AC), radiotelegrafia, o controle remoto de rádio, iluminação fluorescente e outras maravilhas científicas. Na realidade, era polifásico de Tesla corrente alternada e corrente contínua Thomas Edison, para inaugurar a era tecnológica moderna. Tesla não era para descansar sobre os louros, mas continuou a fazer descobertas fundamentais nos domínios da energia e da matéria. Ele descobriu raios cósmicos décadas antes e Millikan foi o primeiro a desenvolver raios-X, o tubo de raios catódicos e outros tipos de válvulas. No entanto, a descoberta potencial mais significativo de Nikola Tesla era que a energia eléctrica pode ser propagada através da terra e também em torno dele numa área atmosférico chamado a cavidade Schumann. Estende-se a partir da superfície para a ionosfera do planeta, na altura de cerca de 80 km. As ondas eletromagnéticas de freqüência extremamente baixa em torno de 8 Hz (Ressonância Schumann, ou a pulsação do campo magnético da Terra) Viajando com praticamente nenhuma perda para qualquer ponto do planeta. O sistema de distribuição de energia de Tesla e sua dedicação à energia livre significava que com o dispositivo elétrico apropriado ajustado corretamente na transmissão de energia, qualquer pessoa no mundo pode chamar de seu sistema.
Leia mais sobre Tesla,
Bobina de Tesla projeto Energia WIFI.
INSTRUMENTAÇÃO EM CIÊNCIA DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS III
Lista VI-UAFM-CES-UFCG
Professor: Rafael de Lima Rodrigues PERÍODO 2021.1
Aluno(a): 11-2-2021. Boa Sorte!
A V Lista de Exercícios será enviada em PDF
INSTRUMENTAÇÃO III - LISTA V - CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA
UAE-CES-UFCG
Professor Rafael de Lima Rodrigues. PERÍODO 2021.1.
Aluno(a): Data: 12-02-2022.
Justifique suas respostas.
Questões do ENEM sobre Campo Magnético
1-(ENEM/2011) O manual de funcionamento de um captador de guitarra elétrica apresenta o seguinte texto: Esse captador comum consiste de uma bobina, fios condutores enrolados em torno de um ímã permanente. O campo magnético do ímã induz o ordenamento dos polos magnéticos na corda da guitarra, que está próxima a ele. Assim, quando a corda é tocada, as oscilações produzem variações, com o mesmo padrão, no fluxo magnético que atravessa a bobina. Isso induz uma corrente elétrica na bobina, que é transmitida até o amplificador e, daí, para o alto-falante. Um guitarrista trocou as cordas originais de sua guitarra, que eram feitas de aço, por outras feitas de náilon. Com o uso dessas cordas, o amplificador ligado ao instrumento não emitia mais som, porque a corda de náilon
a) isola a passagem de corrente elétrica da bobina para o alto-falante. b) varia seu comprimento mais intensamente do que ocorre com o aço. c) apresenta uma magnetização desprezível sob a ação do ímã permanente. d) induz correntes elétricas na bobina mais intensas que a capacidade do captador. e) oscila com uma frequência menor do que a que pode ser percebida pelo captador.
2-(ENEM/2014) As cercas elétricas instaladas nas zonas urbanas são dispositivos de segurança planejados para inibir roubos e devem ser projetadas para, no máximo, assustar as pessoas que toquem a fiação que delimita os domínios de uma propriedade. A legislação vigente que trata sobre as cercas elétricas determina que a unidade de controle deverá ser constituída, no mínimo, de um aparelho energizador de cercas que apresente um transformador e um capacitor. Ela também menciona que o tipo de corrente elétrica deve ser pulsante. Considere que o transformador supracitado seja constituído basicamente por um enrolamento primário e outro secundário, e que este último está ligado indiretamente à fiação. A função do transformador em uma cerca elétrica é
a) reduzir a intensidade de corrente elétrica associada ao secundário. b) aumentara potência elétrica associada ao secundário. c) amplificar a energia elétrica associada a este dispositivo. d) proporcionar perdas de energia do primário ao secundário. e) provocar grande perda de potência elétrica no secundário.
3-(ENEM/2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula. A elevação de temperatura descrita ocorre porque
a) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor. b) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito. c) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor. d) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo. e) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor
4-(ENEM/2017) Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando: um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A; dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f. Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i. Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)
a) número de espiras. b) frequência de giro. c) intensidade do campo magnético. d) área das espiras. e) diâmetro do fio.
5-(ENEM/2017) Um guindaste eletromagnético de um ferro-velho é capaz de levantar toneladas de sucata, dependendo da intensidade da indução magnética em seu eletroímã. O eletroímã é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, sendo geralmente construído enrolando-se um fio condutor ao redor de um núcleo de material ferromagnético (ferro, aço, níquel, cobalto). Para aumentar a capacidade de carga do guindaste, qual característica do eletroímã pode ser reduzida?
a) Diâmetro do fio condutor. b) Distância entre as espiras. c) Densidade linear de espiras. d) Corrente que circula pelo fio. e) Permeabilidade relativa do núcleo.
6- Atenção! Uma letra em negrito significa que ela é um vetor.Considere um elétron penetrando perpendicular em um campo magnético uniforme B, com velocidade v = 0,2cm/sj e em um certo ponto de sua trajetória circular ela fica sob ação de uma força magnética F= 4x10^(−2)Nk. Calcule o módulo, direção e sentido do campo magnético naquele ponto.
Atenção! Se o elétron penetrar sem ser perpendicular ao campo magnético a sua trajetória não será circular. Lembre-se que a relação entre os vetores força magnética e o campo magnético é dada por
F = qvxB,
com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. Os vetores v e B são perpendiculares com o vetor fora magnética F.
Quando um condutor de comprimento L for submetido por uma corrente I(A), a força magnética torna-se:
F = BIL.
A unidade do campo magnético, no SI, é o T(Tesla).
7- ENEM 2015- Considere dois fios condutores retilíneos, extensos e paralelos, separados de 10 cm e situados no vácuo. Considere, também, que cada condutor é percorrido por correntes elétricas cujos valores são i_1 = 4A e i_2 = 12A, em sentidos opostos. Nessa situação, pode-se caracterizar a força magnética, para cada metro linear dos fios, como sendo?
8-Questão 86, sobre onda eletromagnética. ENEM 2015.
Solução
Nesta questão usamos a equação fundamental da onda,
v=λf,
com v sendo a velocidade da onda, λ o comprimento de onda e f a frequência.
Utilizando o valor de v, como sendo a velocidade da luz no vácuo, v=c=300.000km/s, na faixa de radiação ultravioleta UV-B, podemos calcular os valores de comprimento de onda mínimo e máximo.
Frequência máxima: f_máx=1,03x 1015Hz e Frequência mínima: f_mín=9,34x 1014Hz
Como as frequências estão em Hz(hertz), transformando a velocidade da luz para o SI, ou seja,
c=300.000km/s=3x105x103m/s= 3x108m/s.
Complete.
Blog rafaelrag
OK
ResponderExcluir