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2a SÉRIE
Aula 6 – 2º bimestre
Física
Etapa Ensino Médio
Estudo da ação do campo magnético sobre cargas elétricas – Parte III
Eletromagnetismo.
Analisar o movimento de portadores de cargas elétricas lançados em um campo magnético uniforme e constante.
Conteúdo
Objetivos
(EM13CNT107) Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Situação-problema: Lucas está observando o céu estrelado em uma noite tranquila quando vê uma aurora boreal colorida no horizonte. Ele se pergunta: "Por que a aurora boreal, aparentemente, ocorre apenas nos polos da Terra? Haveria alguma conexão com o campo magnético?".
Pesquisem sobre a relação entre o campo magnético da Terra e a ocorrência da aurora boreal. Descubram por que a aurora boreal é mais frequente nos polos e investiguem como o campo magnético desempenha um papel nesse fenômeno fascinante. Anotem as informações mais relevantes que encontrarem para compartilharem na próxima aula. Todo mundo escreve.
Para começar
Movimento de cargas elétricas em um campo magnético uniforme 
Nesta aula, vamos procurar analisar o movimento de cargas elétricas lançadas em uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme (sem a presença de um campo elétrico externo). Estudaremos a interação entre essas cargas e o campo magnético, compreendendo as trajetórias percorridas por essas partículas. Essa análise é fundamental para um entendimento mais aprofundado sobre esse tema.
Foco no conteúdo
Partícula lançada na mesma direção de 
Se uma partícula é lançada com velocidade na mesma direção do campo magnético formando um ângulo entre e , igual a zero ou 180º, não haverá força magnética atuando na partícula. Isso implica que a partícula executa um movimento retilíneo uniforme (MRU). Isso considerando que não existe um campo elétrico externo atuando nessa região.
Foco no conteúdo
Velocidade da partícula na direção perpendicular a 
A figura ao lado representa um campo magnético uniforme e constante, que é perpendicular à tela e está apontando em sua direção. Uma partícula com massa constante é lançada perpendicularmente a esse campo magnético.
Foco no conteúdo
Devido à força magnética ser perpendicular à velocidade, ela pode apenas alterar a direção do movimento da partícula, resultando em um movimento circular.
Velocidade da partícula na direção perpendicular a 
Foco no conteúdo
Sendo Fmag uma força centrípeta, podemos dizer que:
Fmag = Fcp
|q| · v · B · sen90º = 
|q| · B =
Velocidade da partícula na direção perpendicular a 
Foco no conteúdo
Considerando que os valores de massa, carga, velocidade e campo magnético são constantes em todos os pontos, isso implica que o raio de curvatura da trajetória também é igual em todos os pontos. Como resultado, a partícula descreve uma trajetória circular.
Velocidade da partícula na direção perpendicular a 
Foco no conteúdo
Vamos agora determinar o período T desse movimento. Assim, temos:
Igualando (I) com (II), temos: 
Velocidade da partícula na direção perpendicular a 
Foco no conteúdo
Exercício de aplicação
Um elétron é lançado numa região do espaço onde existe um campo magnético uniforme. Considere que o elétron está numa região sujeita exclusivamente a esse campo. Qual é o tipo de movimento descrito pelo elétron, nos seguintes casos? 
O elétron é lançado na direção das linhas de indução
O elétron é lançado perpendicularmente às linhas de indução. 
Na prática
 Nesse caso, o ângulo entre e é 0 ou 180º, isso significa que o elétron descreve uma trajetória retilínea, executando um movimento retilíneo uniforme. 
Correção
Na prática
Nesse caso, o ângulo entre e vale 90º, portanto o elétron descreve uma trajetória circular. 
Correção
Na prática
Um elétron é lançado com velocidade de 3,2 · 104 m/s, perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme e constante, de 9,1 · 10-6 T. Sendo a massa do elétron igual a 9,1 · 10-31 kg e o módulo de sua carga igual a 1,6 · 10-19 C, calcule o raio da trajetória descrita pelo elétron. Suponha que a força magnética seja a única atuante no elétron. 
Exercício de aplicação
Aplicando
Sabemos que, quando um elétron é lançado perpendicularmente a um campo magnético, a força magnética que age nele é a própria força resultante. Como resultado, o elétron executa um movimento circular uniforme. Com os dados do exercício, podemos calcular o raio dessa circunferência. Daí vem:
Fmag = Fcp |q| · v · B · sen90º = q| · B = 
 
R = 
R = 2,0 · 10-2 m
Correção
Aplicando
Analisamos o movimento de portadores de cargas elétricas lançados em um campo magnético uniforme e constante.
O que aprendemos hoje?
Tarefa SP
Localizador: 97816
Professor, para visualizar a tarefa da aula, acesse com seu login: tarefas.cmsp.educacao.sp.gov.br
Clique em “Atividades” e, em seguida, em “Modelos”.
Em “Buscar por”, selecione a opção “Localizador”.
Copie o localizador acima e cole no campo de busca.
Clique em “Procurar”. 
Videotutorial: http://tarefasp.educacao.sp.gov.br/
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Slides 3 a 13 – HELOU, G. N. Tópicos de Física. 16. ed. São Paulo: Saraiva, 2001. v. 3. 
Slides 3 a 13 – PIETROCOLA, M. et al. Física em contextos. São Paulo: Editora do Brasil, 2016. v. 3. 
Slides 3 a 13 – MARTINI, G. et al. Conexões com a Física. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2016. v. 3.
Referências
Material 
Digital
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