Nesta quarta-feira, 17/06, veremos na Aula 16, da disciplina de Instrumentação em ensino de ciência da Natureza e suas tecnologias II, ministrada pelo professor Rafael, veremos a força na teoria eletromagnética denominada de Força de Lorentz e a lei de Faraday.
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 II-eletromagnetismo montam os kits sob a orientação do professor Rafael Rodrigues. Em prática de ensino é levado em conta os apectos da didática.
O físico e químico britânico Michael Faraday(nasceu em Newington, 22-9-1791, faleceu em Hampton Court, 25-8-1867) pai da eletricidade, motor elétrico e gerador elétrico, idealizou as linhas de forças dos campos elétrico e magnético, para superar sua dificuldade com a matemática. Em 29 de agosto e 1831, ele publicou a lei de indução eletromagnética.
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, geram 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 fluxo magnético 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.
Campo eletromagnético: 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.
A força de Lorentz é a interação da teoria eletromagnética:
F = qE + qvxB,
com E sendo o vetor campo elétrico.
Esta força é denominada de vetor força de Lorentz.
Leia mais.
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 E CIÊNCIA DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS II
UAFM-CES-UFCG.
Lista VII- Lei de Ampère e Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético. Uma partícula com carga elétrica em repouso gera campo elétrico.
Professor: Rafael de Lima Rodrigues PERÍODO 2026.1
Aluno(a):__________________________________ Atenção! Boa Sorte.
Questões sobre o Eletromagnetismo do ENEM e Algumas Universidades Brasileiras
Michael Faraday (1791-1867)
2-(UFSC 2010) Pedrinho, após uma aula de Física, resolveu verificar experimentalmente o que tinha estudado até o momento. Para tal experimento, ele usou uma bobina com 50 espiras, um ímã preso a um suporte não condutor e uma lâmpada incandescente de 5 W de potência. O experimento consistia em mover o ímã para dentro e para fora da bobina, repetidamente.
Ao terminar o experimento, Pedrinho fez algumas observações, que estão listadas na forma de proposições.
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
a) O módulo da força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional à variação do fluxo magnético em função da distância.
b) É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.
c) Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.
d) A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.
e) O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada.
f) Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.
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b) É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.
c) Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.
d) A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.
e) O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada.
f) Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.
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3- (FUVEST 2010) Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel:
a) não causa efeitos no anel.
b) produz corrente alternada no anel.
c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice- versa.
d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã.
e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã.
b) produz corrente alternada no anel.
c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice- versa.
d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã.
e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã.
4- (UFMS 2010)
O acelerador LHC colidiu dois prótons, girando em trajetórias circulares com sentidos opostos, sendo um no sentido horário e o outro no sentido anti-horário, veja a figura. Considere que as trajetórias dos prótons antes da colisão eram mantidas circulares devido unicamente à interação de campos magnéticos perpendiculares ao plano das órbitas dos prótons. Com fundamentos no eletromagnetismo, é correto afirmar:
a) A finalidade do campo magnético é apenas mudar a direção da velocidade dos prótons.
b) A finalidade do campo magnético é aumentar a energia cinética dos prótons.
c) O próton que está girando no sentido anti horário está submetido a um campo magnético que possui um sentido que está entrando no plano da página.
d) A força magnética aplicada em cada próton possui direção tangente à trajetória.
e) A força magnética aplicada em cada próton não realiza trabalho.
5- (UFPR 2010)
O desenvolvimento do eletromagnetismo contou com a colaboração de vários cientistas, como Faraday, por exemplo, que verificou a existência da indução eletromagnética. Para demonstrar a lei de indução de Faraday, um professor idealizou uma experiência simples. Construiu um circuito condutor retangular, formado por um fio com resistência total R = 5 Ω, e aplicou através dele um fluxo magnético Φ cujo comportamento em função do tempo t é descrito pelo gráfico ao lado. O fluxo magnético cruza perpendicularmente o plano do circuito. Em relação a esse experimento, considere as seguintes afirmativas:
A força eletromotriz induzida entre t = 2 s e t = 4 s vale 50 V.
A corrente que circula no circuito entre t = 2 s e t = 4 s tem o mesmo sentido que a corrente que passa por ele entre t = 8 s e t = 12 s.
A corrente que circula pelo circuito entre t = 4 s e t = 8 s vale 25 A.
A potência elétrica dissipada no circuito entre t = 8 s e t = 12 s vale 125 W.
Assinale a alternativa correta.
A) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.
B) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
C) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras.
D) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras.
E) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.
6- (URCA 2018/1) A figura abaixo mostra dois fios retilíneos e muito longos, colocados paralelamente um ao lado do outro. As correntes i_1 e i_2 percorrem os fios 1 e 2, respectivamente, no mesmo sentido. Os fios estão separados por uma distância d. O ponto P está situado no ponto médio da distância de separação d entre esses fios. Os módulos dos campos magnéticos produzidos pelos fios 1 e 2 no ponto P, são respectivamente, iguais a 2B_o e B_o.
O módulo do vetor indução magnética resultante no ponto P devido aos fios 1 e 2, é igual a:
A) 3B_0
B) 2B_0
C) B_0/4
D) B_0/2
E) B_0
7- (UFRGS/2020) A figura representa um ímã suspenso verticalmente ao longo do eixo de uma bobina ligada a um galvanômetro.
A deflexão do ponteiro do galvanômetro para direita/esquerda indica que a corrente elétrica fluindo na espira, vista desde o ponto de suspensão do ímã, tem sentido horário/anti-horário.
Em t = 0, o ímã é liberado e cai. Considere três instantes de queda, (1), (2) e (3), mostrados abaixo.
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Escolha a alternativa que indica, aproximadamente, a posição do ponteiro do galvanômetro nos instantes mostrados acima.
8- (UNESP/2016-2) Um ímã em forma de barra, com seus polos Norte e Sul, é colocado sob uma superfície coberta com partículas de limalha de ferro, fazendo com que elas se alinhem segundo seu campo magnético. Se quatro pequenas bússolas, 1, 2, 3 e 4, forem colocadas em repouso nas posições indicadas na figura, no mesmo plano que contém a limalha, suas agulhas magnéticas orientam-se segundo as linhas do campo magnético criado pelo ímã.
Desconsiderando o campo magnético terrestre e considerando que a agulha magnética de cada bússola seja representada por uma seta que se orienta na mesma direção e no mesmo sentido do vetor campo magnético associado ao ponto em que ela foi colocada, assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, as configurações das agulhas das bússolas 1, 2, 3 e 4 na situação descrita.
9-(AFA/2020) Considere que a intensidade do campo magnético gerado por um ímã em forma de barra varia na razão inversa do quadrado da distância d entre o centro C deste ímã e o centro de uma espira condutora E, ligada a uma lâmpada L, conforme ilustrado na figura abaixo.
A partir do instante inicial t_0 = 0, o ímã é movimentado para a direita e para a esquerda de tal maneira que o seu centro C passa a descrever um movimento harmônico simples indicado abaixo pelo gráfico da posição (x) em função do tempo (t).
Durante o movimento desse ímã, verifica-se que a luminosidade da lâmpada L.
10- (Famerp/2016) Uma espira condutora e circular está fixa, suspensa por uma haste isolante rígida, na posição representada na figura.
Um ímã em forma de cilindro, com seus polos magnéticos norte (N) e sul (S), move-se em linha reta a partir do repouso no ponto A, no instante inicial, t_0 = 0, até o ponto B, onde para novamente no instante t_2. A velocidade máxima do ímã, entre os pontos A e B, é atingida no instante t_1. O gráfico indica a velocidade escalar do ímã em função do tempo, entre os instantes t_0 e t_2.
Considerando os sentidos horário e anti-horário indicados na figura, é correto afirmar que, devido ao movimento do ímã, a corrente elétrica induzida na espira circulará
A) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e entre t_1 e t_2.
B) no sentido horário entre t_0 e t_1 e entre t_1 e t_2.
C) no sentido horário entre t_0 e t_1 e no anti-horário entre t_1 e t_2.
D) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e no horário entre t_1 e t_2.
E) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e não haverá corrente induzida entre t_1 e t_2.
B) no sentido horário entre t_0 e t_1 e entre t_1 e t_2.
C) no sentido horário entre t_0 e t_1 e no anti-horário entre t_1 e t_2.
D) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e no horário entre t_1 e t_2.
E) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e não haverá corrente induzida entre t_1 e t_2.
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