Apresentação - Eletromagnetismo

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Eletromagnetismo
Magnetismo
Primeiras observações foram realizadas pelos gregos;
Perceberam que algumas pedras tinham a propriedade de atrair pedaços de ferro;
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Magnetismo
Estas pedras são denominadas “ímãs naturais”. Posteriormente foram obtidos os ímãs artificiais.
O termo “magnetismo” foi usado para designar os estudos das propriedades destes ímãs, em virtude do nome da cidade onde foram descobertos 
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Magnetismo
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Ao aproximar limalha de ferro de um ímã observa-se que certas partes são atraídas com maior intensidade. Estas partes são chamadas de “polos do ímã”. 
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Magnetismo
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Polo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra.
A extremidade que aponta para o sul geográfico é o polo sul do ímã.
https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/magnet-and-compass
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Magnetismo Terrestre
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Magnetismo
Inseparabilidade dos polos!
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Eletromagnetismo
A princípio não existia relação entre o Magnetismo e a Eletricidade. Apenas no século XIX, um fato notável determinou uma mudança radical nesse ponto de vista. 
Observação feita pelo dinamarquês Oersted.
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Experiência de Oersted
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Experiência de Oersted
Experiência de Oersted – mostrou a íntima relação entre o Magnetismo e a Eletricidade. Uma corrente elétrica é capaz de produzir efeitos magnéticos.
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Simbologia
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Simbologia
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Simbologia
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Campo magnético de um condutor retilíneo
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Corrente elétrica produz campo magnético (B)
B é circular e concêntrico ao fio.
B α 
Campo magnético de um condutor retilíneo
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Regra de Ampère
Campo magnético de um condutor retilíneo
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Exemplo
(FURG/RS) - Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica constante, que cria um campo magnético em torno do fio. Podemos afirmar que esse campo magnético:
a. tem o mesmo sentido da corrente elétrica.
b. é uniforme.
c. é paralelo ao fio.
d. aponta para o fio.
e. diminui à medida que a distância em relação ao condutor aumenta.
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Exemplo
Marque a alternativa que melhor representa o vetor indução magnética B no ponto P, gerado pela corrente elétrica que percorre o condutor retilíneo da figura abaixo.
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Exemplo
Dois fios, retilíneos e longos, separados por 0,75 cm estão perpendiculares ao plano da página, como mostra a figura 2. O fio 1 transporta uma corrente de 9 A para dentro da página. Qual deve ser a corrente (intensidade e sentido) no fio 2 para que o campo magnético resultante no ponto P seja zero?
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Campo magnético de uma espira circular
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Corrente elétrica produz campo magnético (B)
B é circular e concêntrico ao fio.
B α 
Campo magnético de uma espira circular
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Exemplo
(PUC-RS) Para uma espira circular condutora, percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i, é registrado um campo magnético de intensidade B no seu centro. Alterando-se a intensidade da corrente elétrica na espira para um novo valor ifinal, observa-se que o módulo do campo magnético, no mesmo ponto, assumirá o valor 5B. Qual é a razão entre as intensidades das correntes elétricas final e inicial (ifinal / i)?
a) 1/5
b) 1/25
c) 5
d) 10
e) 25
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Exemplo
(Unimontes-MG) Duas espiras circulares, 1 e 2, coplanares e concêntricas, possuem raios R1 e R2 e são percorridas por correntes I1 e I2, respectivamente (veja a figura). Sendo R2 = 2 R1 e I2 = 3 I1, a razão entre os módulos dos campos magnéticos criados pelas espiras 2 e 1 no centro O, B2/B1, a direção e o sentido do campo magnético resultante no centro O das espiras são, respectivamente:
a) 1,5, perpendicular à folha e apontando para fora dela.
b) 1,5, perpendicular à folha e apontando para dentro dela.
c) 2/3, perpendicular à folha e apontando para fora dela.
d) 2/3, perpendicular à folha e apontando para dentro dela.
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Sendo R2 = 2 R1 e I2 = 3 I1:
B2/B1???
Orientação de B no pto O???
Campo magnético de um solenoide
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Corrente elétrica produz campo magnético (B)
B é paralelo ao eixo do solenoide e uniforme no seu interior.
B α 
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Campo magnético em um solenoide
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https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/faraday/latest/faraday.html?simulation=magnets-and-electromagnets
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Campo magnético em um solenoide
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Exemplo
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Exemplo
(PUC-SP) A figura mostra um prego de ferro envolto por um fio fino de cobre esmaltado, enrolado muitas vezes ao seu redor. O conjunto pode ser considerado um eletroímã quando as extremidades do fio são conectadas aos polos de um gerador, que, no caso, são duas pilhas idênticas, associadas em série.
A respeito do descrito, fazem-se as seguintes afirmações:
I – Ao ser percorrido por corrente elétrica, o eletroímã apresenta polaridade magnética. Na representação da figura, a extremidade A (cabeça do prego) será um polo norte e a extremidade B será um polo sul.
II – Ao aproximar-se um prego de ferro da extremidade A do eletroímã e outro da extremidade B, um deles será atraído e o outro será repelido.
III – Ao substituir-se o conjunto de duas pilhas por outro de 6 pilhas idênticas as primeiras, também associadas em série, a intensidade do vetor indução magnética no interior e nas extremidades do eletroímã não sofrerá alteração, uma vez que esse valor independe da intensidade da corrente elétrica que circula no fio.
Está correto apenas o que se afirma em
I e II
II e III
I e III
I
III
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Exemplo
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Exemplo
(UFMS-MS) A figura a seguir representa um eletroímã e um pêndulo, cuja massa presa à extremidade é um pequeno imã.
Ao fechar a chave C, é correto afirmar que
a) o imã do pêndulo irá girar 180° em torno do fio que o suporta. 
b) o imã do pêndulo será repelido pelo eletroímã. 
c) o imã do pêndulo será atraído pelo eletroímã.
d) o polo sul do eletroímã estará à sua esquerda.
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Exemplo
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Força magnética
Carga elétrica em movimento produz campo magnético;
Analogamente, um campo magnético externo é capaz de influenciar uma carga elétrica em movimento.
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Força magnética
Força magnética
Fm – força magnética (N)
B – campo magnético (T)
q – quantidade de carga elétrica da partícula (C)
v – velocidade da partícula (m/s)
θ – ângulo entre os vetores B e v 
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Fm = B.q.v.senθ
Em um fio condutor...
i – corrente elétrica (A)
L – comprimento do fio (m)
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Fm = B.i.L.senθ
Força magnética (Regra da mão direita)
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Força magnética
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Força magnética
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Exemplo
Represente o vetor força magnética que age na partícula eletrizada com carga elétrica q, nos casos a seguir.
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M.C.U no campo magnético
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M.C.U no campo magnético
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Exemplo
A figura representa a seção transversal de uma câmara de bolhas utilizada para observar a trajetória de partículas atômicas. Um feixe de partículas, todas com a mesma velocidade, contendo elétrons, pósitrons (elétrons positivos), prótons, nêutrons e dêuterons (partículas formadas por um próton e um nêutron) penetra nessa câmara, à qual está aplicado um campo magnético perpendicularmente ao plano da figura. Identifique cada das partículas, justificando sua repostas. 
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Exemplo
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Exemplo 
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Exemplo 
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Ciclotron
https://www.pucrs.br/inscer/centros/radiofarmacos/ciclotron/
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Acelerador de partículas 
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Plasma
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https://portal.ifi.unicamp.br/a-instituicao/departamentos/deq-departamento-de-eletronica-quantica/grupo-de-fisica-de-plasmas-e-fusao-termonuclear-controlada-gfpftc
Indução eletromagnética
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Fluxo magnético (Φ)
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Fluxo magnético (Φ)
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Φ = B.A.cosθ 
Φ: fluxo magnético (weber- Wb)
B: campo magnético (tesla - T)
A: área (m2)
θ: ângulo entre o vetor B e a reta normal à área
Lei de Faraday
A força eletromotriz (ε) induzida em um circuito é igual à taxa de variação do fluxo magnético (Φ).
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A força eletromotriz induzida pode ser interpretada como uma voltagem induzida. Assim a sua unidade de medida é o volt (V).
Exemplo
Determine o fluxo magnético, em Wb, sobre uma espira quadrada com lado de 20 cm sob influência de um campo magnético perpendicular à reta normal ao plano dessa espira e de módulo 100 T.
a) 0
b) 5
c) 5,5
d) 10
e) 15
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Exemplo
Uma espira circular de raio 0,2 m está sob influência de um campo magnético de módulo 5 T. Determine o fluxo magnético sobre a espira considerando que o ângulo entre o vetor campo magnético e a reta normal ao plano dessa espira seja de 60°. Dados: π = 3, cos 60° = 0,5.
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,6
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Exemplo 
(FEI) Em uma bobina, o fluxo magnético varia com o tempo conforme o gráfico a seguir. Construa o gráfico da fem induzida em função do tempo.
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Exemplo
Durante o intervalo de tempo de 2,0 s, ocorre uma variação de fluxo magnético de 5,0 Wb sob um condutor de resistência elétrica igual a 0,1 Ω. A corrente elétrica que atravessa esse condutor é igual a:
a) 10,0 A.
b) 25,0 A.
c) 1,0 A.
d) 2,5 A.
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“
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“
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“
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Indução eletromagnética
https://www.youtube.com/watch?v=Rba9EdXO368
https://www.youtube.com/watch?v=zc0mUBgQh5o
https://www.youtube.com/watch?v=2FlUoufJBqI
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Transformadores
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Transformadores
Pelo Princípio de Conservação da Energia:
	P1 = P2 
		
Como P = V.i 
V1.i1 = V2.i2
 = 
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Exemplo
(UFRGS) O primário de um transformador alimentado por uma corrente elétrica alternada tem mais espiras do que o secundário. Nesse caso, comparado com o primário, no secundário:
a) a diferença de potencial é a mesma e a corrente elétrica é contínua
b) a diferença de potencial é a mesma e a corrente elétrica é alternada
c) a diferença de potencial é menor e a corrente elétrica é alternada
d) a diferença de potencial é maior e a corrente elétrica é alternada
e) a diferença de potencial é maior e a corrente elétrica é contínua
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Exemplo
(UFSM-RS) As usinas geradoras de energia elétrica produzem _____ que permite, através de um transformador, elevar a _____ e, assim, diminuir a ______, de modo a diminuir as perdas de energia por efeito Joule nas linhas de transmissão.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
a) tensão – corrente elétrica – tensão
b) corrente contínua – corrente elétrica – tensão 
c) corrente alternada – tensão – corrente elétrica
d) corrente contínua – tensão – corrente elétrica 
e) corrente alternada – corrente elétrica – tensão
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Exemplo
Uma máquina de solda elétrica precisa operar com uma corrente elétrica de 400 A para que haja potência dissipada suficiente para fundir as peças metálicas. A potência necessária é dada por P =R.i2, onde R é a resistência dos eletrodos de solda. Com a intenção de obter esse valor de corrente elétrica, utiliza-se um transformador, que está ligado a uma rede elétrica cuja tensão vale 110 V, e pode fornecer um máximo de 40 A. Qual deve ser a razão do número de espiras entre o enrolamento primário e o secundário do transformador, e qual a tensão de saída?
a) N1/N2 = 5; V = 9
b) N1/N2 = 10; V = 11
c) N1/N2 = 15; V = 15
d) N1/N2 = 20; V = 20
e) N1/N2 = 25; V = 22
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Exemplo
(UERJ-RJ) O supermercado dispõe de um transformador de energia elétrica que opera com tensão de 8.800 V no enrolamento primário e tensões de 120 V e 220 V, respectivamente, nos enrolamentos secundários 1 e 2. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal.
a) Determine a relação entre o número de espiras no enrolamento primário e no secundário 2.
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Exemplo
(UERJ-RJ) O supermercado dispõe de um transformador de energia elétrica que opera com tensão de 8.800 V no enrolamento primário e tensões de 120 V e 220 V, respectivamente, nos enrolamentos secundários 1 e 2. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal.
b) Sabendo que a potência no enrolamento primário é de 81.000 W e que a corrente no secundário 2 é 150 A, calcule a corrente elétrica no enrolamento secundário 1.
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Lei de Lenz
A corrente elétrica induzida na espira opõe-se à variação de fluxo magnético.
Consequência: força contrária ao movimento!
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Lei de Lenz – Oposição à variação de Φ
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Lei de Lenz – Oposição à variação de Φ
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Freio magnético
https://www.youtube.com/watch?v=s5Jx8_905KY
https://www.youtube.com/watch?v=_p1oV6sVpo4
https://www.youtube.com/watch?v=uZj67ghKJbo
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Exemplo
(Fuvest) 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. 
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Exemplo
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Exemplo
(UEG) A figura a seguir representa um imã preso a uma mola que está oscilando verticalmente, passando pelo centro de um anel metálico. Com base no princípio da conservação de energia e na lei
de Lenz, responda aos itens a seguir.
a) Qual é o sentido da corrente induzida quando o ímã se
aproxima (descendo) do anel? Justifique.
b) O que ocorre com a amplitude de oscilação do imã?
Justifique. 
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