Os Fundamentos da Física - Vol 3 - 9 Edição-322-324

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ffi Dois conOutores retos e extensos, parâleìos, distancjados de I m, situados novácuo ú\ = 4Í. 10 ì T. m/A),
são percorridos por corrcntes eìêbìcãs iÌ = 2Àe i; = 5 A.
a) Se í e ô têmo mesmo sentido, cdacterize a loíça magnética nos condutores por metrode coftpÍimento.
b) Invertendo o senÌido de iì e dobrddo suaintensidade, caÍâcterizê a nova Ío.çamâgnéricã em cada metro
do condütoÍ.
Soltrção:
a) Como as correntes têm o mesno sentido, a iorça magnética será
de atração e, em cadametrôde comp.iftento dos condutores, terá
" :* .* ' -+" ' t r ' 
?:1 t =t4:r{ , fd
b) Nessanova condiçáo, a Íorça magnética passa a ser de rcpülsão e,
em cãda met.o de comprimento dos condutores. terá intens'dade:
r .uo. iL.r l t j - .1! ' .4 s 
- f ; = '1. ' ; ìnì' 21 2a | - )
R8posta: a) 2 10 " N: b) 4 . 10 " N
i r - . ï tì ,=2Â1 ì / ,=sA.
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i , i ;
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ffi ooisconautoresreioseel1ensos,pâralelos,são
sepa.ados por /: l me percorridos por coren'
tes iguais de I À e de mesmo sentido. Se ambos
estão no vácuo (&:4r. 10 IT m/A). caracte-
dze â ioÍçâ ftâgnética entre eles por centímetro
Todos os Íenômenos magnéticos podem ser explicados pelo movimento de cargas elétricas. fu pro-
píedades magnéticas de um ímã são determìnadas pelo comportamento de alguns de seus elétÍons.
Um elétron pode originar um campo magnético de dois modos dìferentes:
a) gìrando em torno do núcleo de um átomo (í igura 16a);
b) efetuando um movimento de rotação em torno de si mesmo - ipi,e (figLrra 16b).
6. Explicação dos fenômenos magnéticos
b)
ffi@EM-sp)
a) Quâlé a unidade fundmental pêrâ a dennição
da unidades das gÌadezas elétricâs no Siste
mã IntemacionaÌ?
b) Desoevâ o Íenômeno fisico eú que se baseia
a definiçáo dessa unidãde.
a)
FlguÍâ 1ó. ÍVlodos de um €léíon originar um campo mãgnérico.
.328 Or FuNoÂMENros DA FlrcÀ
No caso a, o movimento do elétÍon é equivalente a uma espiía circular percorrida por coÍrente; esse
movimento origina um câmpo magnético semelhante ao da espira. Essa espha possui pólos norte e 5ul
equìvalendo a um pequeno ímã denominado ímã elementar (f igufa 16a).
No caso b, o elétron pode ser visualizado como uma pequena nuvem esíéÍica de caiga negativa,
gìrando ao redor de um eixo/ tal como o eixo ÁB na f igura 16b. Esse efeìto determina um campo
magnético novamente semelhante ao de uma espiú circular p€rcorrida por corrente/ equival€ndo
também a um ímã elementar,
A maioda das substâncias não apaesenta fenômenos magnéticos externos, porque, para cada elétron
girando ao redorde um núcleo em deiermìnado sentido, existe outro elétron €Íetuando giro ìdêntico em
sentido oposto, o que determina a anúlação dos eÍ€ìtos magnéticos. Por outro lado, para cada elétÍon
com o spl, em determinado sentìdo, há um outro com Jpin €m sentìdo oposto, de modo que os efeitos
magnéticos são novamente anulados.
Uma espira percorrida por corÍente elétdca e colocada
€m posição qualquer,ìentro de um campo magnético
uniforme de indução 8, f ica suieita a um bìnário que a
dispõe peÍpendìcularmente ao campo/ contorme vimos
no item 4. O mesmo ocorre com a espira circular da f i-
guft 17d.
Coloquemos um ima em Íorma de barra em poqi(ão
qualquer num campo magnético uniforme, Os elétrons res-
ponsáveis pelas propriedades magnétìcas do ímã constìtuem
pequenas esphas su,eitas à ação de um bináfio semelhante
ao que age numa espira circular percorrida por coÍrente elé-
trica e colocada no campo (figura 17b). Por isso, o ímã fica
paralelo ao vetor indução magnética I com o pólo norte no
m€smo sentido do campo. Se olharmos no sentido do pólo
suì para o pólo norte, noÌamos que os elétrons estão girando
no sentìdo anti-horário, sendo equivalent€s à corente elé-
trica convencìonal que passa pela espira circular, no sentìdo
horário.
Quando o pólo norte de um ímã é aproximado do pólo sul de outro ímã, os e[étrons dos dois ímãs
giram no mesmo sentìdo (figura 18).
Aforça que se manifesta entre os pólos é, portanto, conseqüência da atração entre condutores per-
corridos por corentes de mesmo sentido.
Por outro lado, qLrando se apÍoxìmam os pólos norte de doìs ímãs, os elétrons desses ímàs giÍam
em sentidos opostos (figura 19). A força que se manifesta entrc os pólos é, portanto, conseqüência da
Íepulsão entre condutores percorridos por correntes de sentidos contrários.
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Figur. lT.A disposição de um ímã em Íormâ
dê bãÍâêm um câmpo magnéti.o unifolme
é!êmelhântêàdêumâespiraper(or idãpor
conêntê.Os sentidos de rota(áo indi(âdos no
ímã sáo os dos elétrons.
FlguÌâ 19. A repulsáo entre dois pólos
nolte é semelhante à reoulsáoentÌe
6ndutores oercorridos oor corentes
dê sêntidos contÍáÌios.
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Um dos íenômenos magnétìcos é a atração de obletos de ferro pelo ímã. os elétrons responsàveis
pelas propriedades magnéticas do prego de ferro são facilmente orientados.
FiguÌa la. O pólo nort€ atEi o pólo sul
dê modo semêlhante à aÍaçãoêntr€
condutofes percoridos por coÌrent€s dê
CÁPiÌuro4 . FoiçaMAdNÉÌ.Á 329 .
Quando o pólo norte de um ímã é aproximado de um prego (f igura 20), os elétrons desse
prego adquirem uma certa oÍientação sob a ação do campo magnético do ímã: passam a giíar no
sentido anti-horário, do ponto de vista de um observador que está olhando no sentido do campo
magnétìco do ímã. A extremidade do prego que está mais próxima do pólo nort€ do ímã passa
a ser o pólo sul do prego, sendo atraído pelo ímã. Dizemos, pois, que o prego se imantou ou se
magnetizou por inf luên<ia do ímã.
FiguÌâ 20.Atmçãode um prêgo de íêrro por um ímã.
7. Substâncias magnéticas
Considere três solenóides idênticos, Sì, S, e J3, l igados em série
aos terminaìs de um gerador e próximos a pregos de ferro colocados
em um plano horizontal (f igura 21). Quando a chave Ch é fechada,
a passagem da corrente elétrìca i origina, no interior dos solenóides,
o campo magnético Ei. como o campo magnético extemo dos sole-
nóides é de Íraca intensidade, ele não é suficiente para atrair pregos
Colocando no interior de 5, J, e !, .espectivamente, barras de
ferro, de aço temperado e de cobre, chamadas núcleos do5 solenóides,
observa-se que apenas oferro e o aço atrâem os pregos deferro (Íigura
22a). Abrindo"se a chave Ch, os pregos se despÍendem do núcleo de
ferrc, mas ficam retidos no núcleo de aço (figura 22b).
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Em seguida, invertendo os terminaìs do geÍador e fazendo a intensidade de corrente aumentar len-
tamente, a partirde zero, em sentido contráÍio, em pouco tempo, os pregos retidos no núcleo de aço
irão se desprender (figura 22c)-
Figurâ 21. O campo mãgnético
extemo dos solênóidês não
atr.ios pr€gos de Íêrro.
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FiguÌa 22. (a) Ap€nas o fêrÌo ê o àço ãtrãem os pregos dê feío. (b) cessândo a corênte os presos fcam
retldos noaço. (c) Invêrtendoâ coÍêntê e ãumêntãndo-a lentam€nte, os prègos se desprendêm oo dço.
Pode-se calcular a intensidade do vetoÍ induçào magnética t; resultanLe no int€Íior dos solenói-
des da experiência anterior, com núcleos de diferentes substâncìas. Comparando-se a intensidade B do
campo resultante com a intensidade 8o do campo sem os núcleos, as substâncias podem seÍ classificadas
em très grupos como veremoi a \eguir
1o) Diamagnéticas:3ubstâncias em que I é l igeiramente menor que 4. Essas substâncias, como, poí
exemplo, o cobre da experiência analisada e o bismuto, contribuem para o enfraquecìmento do
campo o.iginado pelo solenóide.
Em nível microscópico, considera-se que o diamagnetismo é devido ao movimento orbital dos
elétrons. Quando uma substância diamagnética é submetida a um campo magnético externo de inten-
sidade 8o, os movimentos orbìtais dos elétrons são tais que criaÍn um campo de polaridade oposta, de
modo que o campo resultante tem intensidade B < Bô.
'Ïlo Os FUNDÀMENÌoS DÀ Fls ca