Aula 09-Instrumentação II, no nível do ensino médio-Campo Magnético-Lei de Ampère, professor Rafael, nesta quarta, 12/11

 

Na próxima quarta-feira, 11 de maio, faremos novas demonstrações de eletromagnetismo no nível do ensino fundamental em médio.

Um campo magnético exerce força magnética sobre materiais ferromagnético e em partículas com cargas elétricas em movimento. Os gregos antigos descobriram as propriedades do campo magnético de alguns materiais.

 Linhas de força magnética de um íimã, parte do polo Norte e chegam no polo Sul. A invetigação do campo magnético da Terra tem diversas aplicações: magnetização da Terra, na Navegação, comunicação, etc. 

Direção do campo magnético gerado por uma corrente i.

Visualização das linhas de força, usando limalhas de ferro.

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Campo Magnético: força magnética

Quando você afixa um ímã de enfeite na porta da sua geladeira, certamente sente nos dedos a atração exercida entre o ímã e a porta, concluindo que o espaço em torno do ímã tem propriedades especiais. O espaço próximo a uma barra de plástico carregado também apresenta propriedades especiais. Neste caso já aprendemos que um campo magnético   é gerado nas proximidades da barra. Por analogia, parece lógico postular que existe um campo magnético, o qual nós representamos pelo símbolo, $\vec B$ em todos os pontos nas vizinhanças do ímã.


Um tipo conhecido de ímã, é uma bobina enrolada em torno de um núcleo de ferro, o módulo do campo magnético externo é determinado pela corrente na bobina. Na indústria, tais eletroímãs são usados para separar objetos de ferro, num ferro-velho, cargas elétricas provocam o aparecimento de um campo elétrico e este, por sua vez, exerce uma força elétrica sobre qualquer outra partícula carregada contida no campo.

Força magnética

Força Magnética e o Campo Magnético de um fio com corrente.

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.

O vetor força magnética é dado pelo produto vetorial entre os vetores velocidade da partícula de carga q  e o campo magnético, resultando em  

F = qvxB, 

com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. De acordo com as propriedades do produto vetorial, os vetores v e B são perpendiculares ao vetor força magnética F.  

O módulo da força magnética,  |F|,  é dado por 

|F| = |q| |v| |B| seno (𝚹),

pois |vxB| = |v| |B| seno (𝚹),

𝚹 é o ângulo entre os vetores v e B.

Se  v e B são vetores perpendiculares, o módulo da força magnética torna-se:

|F| =F=qvB,  

com v e B representando os módulos dos vetores velocidade e campo magnético, respectivamente, 

 v= |v|  e   B= |B|.

Portanto, 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 = qvB,
com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB é o produto vetorial. Os vetores  v e B são perpendiculares ao vetor força magnética F.

Na próxima aula veremos como calcular o módulo da força magnética usando o determinante de matriz quadrada.

Força magnética em de um fio com corrente.

Quando um condutor de comprimento L for submetido por uma corrente I(A), a força magnética torna-se: 

F = BIL.

Pois, a velocidade 

v=L/t , 

fornecendo 

F=qvB=BqL/t=BLq/t=BiL⇔ F=BiL.

Cqd. (como queríamos demonstração).

O que significa uma corrente de um ampère?

Considere dois  fios no vácuo de comprimentos infinitos, paralelos com a distância de separação de um metro, tendo uma corrente de um ampère, produzindo uma força magnética entre eles de  2x10^-7 N/m.

  

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