RESUMO ELETROMAGNETISMO

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ELETROMAGNETISMO
Relembrando… módulo, direção e sentido:
⬩ Todo ímã modifica o espaço à sua volta pela
presença de seu campo magnético 𝐵 (com seta em
cima, indicando campo magnético).
⬩ A corrente elétrica 𝑖 é produzida por uma tensão
elétrica, entendida como sendo a movimentação
de elétrons no fio. (medida em Volts)
⬩ Hans Christian Oersted (1777-1851) foi um
físico e químico dinamarquês que identificou que
as correntes elétricas podem criar campos
magnéticos.
⬩ Pó de ferro ao redor de um fio condutor com
corrente elétrica mostra as linhas de indução
magnética. (experimento da sala de aula)
⬩ Lei de Ampére: determina a intensidade do
campo magnético produzido por uma corrente em
um fio condutor. (fórmula no final)
⬩ Aplicação da Lei de Ampére: criação de
eletroímãs.
↳ Criação de eletroímãs = uso de solenóides
(conjunto de espiras) e correntes elétricas.
⬩ Guindaste = corrente elétrica passando pelo fio
para poder criar campos magnéticos a partir das
correntes elétricas.
⬩ Trava de porta (cria-se um campo magnético na
parte que prende a porta, por isso, a parte da
porta possui um material ferromagnético para ser
atraído pelo eletroímã, e quando a corrente é
interrompida a porta abre); alto falante (ímã +
bobina); Maglev (trem de levitação)...
⬩ Explicação da movimentação do trem de
levitação e do eletromotor = existem eletroímãs
(formam polos sul e norte para ocorrer a interação
de atração e repulsão) no trilhos e imãs normais
dentro da estrutura do trem, esses dois tipos de
imãs interagem entre si, se atraindo e repelindo,
gerando assim, o movimento do trem. O mesmo
acontece no eletromotor. Vão se criando polos
norte e sul nas pás do motor, que são repelidos e
atraídos pelo ímã que se encontra na estrutura.
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⬩ Força eletromotriz = voltagem = tensão elétrica.
⬩ Força eletromotriz = força gerada por uma
movimentação de carga, ignorando a resistência.
(chamada de força induzida no caso de variação
de fluxo magnético).
⬩ O fluxo magnético mede o número de linhas de
indução que atravessa a área A de uma espira
imersa no campo magnético.
⬩ Lei de Faraday = também conhecida como lei da
indução eletromagnética, afirma que a variação no
fluxo de campo magnético através de materiais
condutores induz o surgimento de uma corrente
elétrica. (Movimento se transforma em energia
elétrica)
Um campo magnético pode gerar uma corrente
elétrica? Pode!
⬩ Num circuito condutor fechado (como no caso de
uma bobina formada por um conjunto de espiras),
sempre que ocorrer alguma variação no número
de linhas de indução magnética que o atravessa, o
circuito é percorrido por uma corrente elétrica que
recebeu o nome de corrente induzida.
Aplicações da Lei de indução de Faraday:
movimento (energia mecânica) se transforma em
energia elétrica;
⬩ Geradores elétricos (dínamo e alternador);
transformadores, etc
⬩ Exemplos de aplicações da Lei de Faraday em
casa: liquidificador, motor elétrico (O motor
elétrico e os geradores funcionam por meio do
mesmo princípio. Dentro desses motores, há uma
espira condutora, disposta entre os polos opostos
de uma configuração de ímãs. Quando uma
corrente elétrica passa através da espira
condutora, o campo magnético dos ímãs produz
um torque sobre ela, fazendo-a girar),
transformadores, etc.
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⬩ Correntes convencionais = próton se move.
⬩ Se uma corrente 𝑖 (convencional) passa por um
fio que está em um campo magnético 𝐵 uniforme
produzido por um ímã, percebe-se uma força
magnética 𝐹⃗𝑚. A direção da força é
perpendicular a 𝐵 e 𝑖.
Dois fios:
⬩ Correntes com sentidos iguais, forças de
atração;
⬩ Correntes com sentidos diferentes, força de
repulsão.
Calculando a força magnética entre dois fios:
⬩ A corrente elétrica em um fio é a movimentação
de cargas elétricas, logo, significa que, quando a
carga se move ela produz uma força magnética.
⬩ Uma carga com velocidade v interage com um
campo B. (Cinturão de Van Allen)
⬩ Usamos a regra da mão direita para determinar
a direção da força magnética.
⬩ Quando a carga é negativa, inverter o polegar
(ex: se estiver pra cima, coloque pra baixo, direita
para a esquerda)
⬩ A Força Magnética muda a direção da velocidade
da partícula carregada
.
⬩ Velocidade pra direita + força pra cima = curva.
⬩ Se sempre existir um campo magnético, a carga
sempre fará essa curva.
⬩ Aceleradores de partículas: os aceleradores
utilizam os campos magnéticos para que as
partículas façam curvas e fiquem girando em
círculos (quilométricos), e como o percurso é
bastante grande, é necessário um campo
magnético intenso.
⬩ Cinturão de Van Allen: as partículas carregadas
vindas do espaço, com determinada velocidade v,
ficam aprisionadas ao redor da Terra ao encontrar
o campo magnético. (aurora boreal e austral)
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Distribuição de energia elétrica:
Geradores:
⬩ Dínamo: corrente contínua, ou seja, possui a
mesma tensão elétrica conforme o tempo passa.
⬩ Alternador: corrente alternada, ou seja, o valor
não é o mesmo conforme o tempo passa.
⬩ Geradores: Transformam movimento (energia
mecânica) em corrente elétrica (energia elétrica);
⬩ Exemplo: Em uma usina hidrelétrica, a água
gira as pás dos motores, que produzem energia
mecânica, movimentando o gerador, nesse caso
o alternador, para produzir a energia elétrica.
⬩ Lei de Faraday = transformação do fluxo
magnético em corrente elétrica.
⬩ Enquanto os geradores produzem energia
elétrica, convertendo movimento em
eletricidade, os motores elétricos fazem o
oposto, consomem eletricidade e a
transformam em movimento.
⬩ Subestação elevadora: Depois que a eletricidade
é gerada na usina, a sua voltagem é elevada para
que na transmissão até a cidade não ocorra muitas
perdas. Pode elevar a tensão em até 500.000V.
⬩ Subestações usam transformadores.
⬩ Em transformadores usamos:
→ 1º Lei de Ampère: transforma corrente
elétrica em magnetismo;
→ 2º Lei de Faraday: transforma magnetismo
em corrente elétrica.
⬩ Relação entre enrolamento primário e
enrolamento secundário em um transformador
ideal:
⬩ Linhas de transmissão: Depois de produzida, a
energia elétrica vai para as cidades através das
linhas e torres de transmissão de alta tensão.
Essas linhas e torres são aquelas que você pode
ver nas estradas, que levam a energia por longas
distâncias.
⬩ Subestação abaixadora: Quando a eletricidade
chega às cidades, ela passa pelos transformadores
de tensão nas subestações, que diminuem a
voltagem. A partir daí, a energia elétrica segue
pela rede de distribuição, onde os fios instalados
nos postes levam a energia até a sua rua. Pode
abaixar a tensão de 230.000V para 69.000V, e de
69.000V para 13.800V.
⬩ Transformadores nos postes: Antes de entrar
nas casas, a energia elétrica ainda passa pelos
transformadores de distribuição (também
instalados nos postes) que rebaixam a voltagem
para 127V ou 220V. Pode transformar 13.800V
em 380V. Pode transformar 380V em 220V.
⬩ Transformadores caseiros: Transforma de 220V
para 127V ou de 127V para 220V; (impressora,
chapinha)
Fórmulas: