Aula 09-Instrumentação II. Lista V 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.

  

INSTRUMENTAÇÃO II - LISTA V - CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

UAFM-CES-UFCG 

Professor Rafael de Lima Rodrigues.                                   PERÍODO 2025.2. 

Aluno(a): Data: 14-11-2025.

Justifique suas respostas. 

Questões do ENEM sobre Campo Magnético

1- Covenção. 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! Aqui j  e k são os vetores unitários nas direções y e z. 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 pelo produto vetorial 

F = qvxB, 

com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. Portanto, os vetores v e B são perpendiculares ao vetor força 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 B, no SI, é o T(Tesla).

2) Uma partícula com carga q = 2C se move com velocidade v = 5 m/s em um campo magnético. A força magnética que atua sobre a partícula é de F = 10 N. Se o ângulo entre a velocidade da partícula e o campo magnético é de θ=30∘, qual é o módulo do vetor campo magnético (B)?

a) B=0,5T

b) B=1,0T

c) B=1,5T

d) B=2,0T

e) B=2,5T

3) (Enem 2018) A tecnologia de comunicação da etiqueta RFID (chamada de etiqueta inteligente) é usada há anos para rastrear gado, vagões de trem, bagagem aérea e carros nos pedágios. Um modelo mais barato dessas etiquetas pode funcionar sem baterias e é constituído por três componentes: um microprocessador de silício; uma bobina de metal, feita de cobre ou de alumínio, que é enrolada em um padrão circular; e um encapsulador, que é um material de vidro ou polímero envolvendo o microprocessador e a bobina. Na presença de um campo de radiofrequência gerado pelo leitor, a etiqueta transmite sinais. A distância de leitura é determinada pelo tamanho da bobina e pela potência da onda de rádio emitida pelo leitor.

Disponível em: http://eletronicos.hsw.uol.com.br. Acessoem: 27 fev. 2012 (adaptado).

A etiqueta funciona sem pilhas porque o campo

a) elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.

b) elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina.

c) magnético da onda de rádio induz corrente na bobina.

d) magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina.

e) magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina

4-(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.

5-(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 

6- Constuir uma bússola caseira. A  bússola foi muito importante para o desenvolvimento da Navegação no Século XVI, contribuindo para as descobertas de novos continentes. Em 1820, Oersted esqueceu uma bússola próximo de um circuto elétrico e quando voltou para pegar ele percebeu, pela primeira vez, que existia uma relação entre o campo magnético da agulha magnetizada  dentro da bússola com a corrente elétrica do circuito. 

⁶

Teremos 3 notas na disciplina de -Instrumentação II, do curso de Licenciatura em Física, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, durante esse período atrasado 2025.2 da UFCG. 

Nota 1-Projetos- Listas de exercícios, relatórios dos kits e resumos dos vídeos. Eletrostática: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, potencial e capacitor. 

Nota 2-Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Magnetóstica: força magnética, campo magnético de um fio condutor e a Lei de Ampère, corrente elétrica e resistência. Lei de Ohm. Planejamento e montagem de kits de eletricidade: a eletrólise e associação de Resistores (Lâmpadas). Planejamento e montagem de kits de Resistência elétrica: o chuveiro elétrico e o ferro elétrico. Faça um kit com lâmpadas, pode ser um circuito simples com somente uma lâmpada.

Nota 3. Listas de exercícios e resumos dos vídeos.  Planejamento e montagem de kits para medir a corrente elétrica induzida: Lei de Faraday. Motor Elétrico. Transformação de energia elétrica em energia mecânica.  Demonstrações de experiências simples sobre interferência e difração das ondas eletromagnéticas. Vários aspectos históricos do formalismo matemático das ondas eletromagnéticas: equações de Maxwell. Aspectos histórico da teoria da Luz: dualidade, onda ou partícula.

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