Prévia do material em texto
Cargas sob ação de Forças Magnéticas Física 3o bimestre - Aula 04 Ensino Médio ● Forças magnéticas que agem sobre cargas elétricas; ● Regra da mão esquerda. ● Analisar as condições para o surgimento da força magnética em cargas elétricas submetidas a um campo magnético; ● Compreender como determinar o sentido e a direção da força magnética. O Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider, LHC) é o maior acelerador de partículas de altas energias do mundo e administrado pelo laboratório do CERN, Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear. Com base nos seus conhecimentos, como você acha que é possível acelerar partículas em um aparato experimental como esse acelerador de partículas? Grande Colisor de Hádrons, Genebra, Suíça. 2019. VIRE E CONVERSE Acesse o vídeo ao lado para conhecer o Sirius, o maior e mais complexo laboratório brasileiro, nosso acelerador de partículas. O acelerador de partículas brasileiro Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0 Acesso em: 04 de abril de 2024. Link para vídeo https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0 https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0 Cargas elétricas em repouso Um campo magnético uniforme não afeta os portadores de carga elétrica positiva ou negativa que estejam em repouso. Ação do Campo Magnético sobre Cargas Elétricas Cargas elétricas em repouso. Cargas elétricas em movimento, na direção do campo magnético Um campo magnético uniforme não afeta as cargas elétricas positivas ou negativas que se movem na mesma direção desse campo. Ação do Campo Magnético sobre Cargas Elétricas Cargas elétricas em movimento, na direção do campo magnético. Carga movendo-se perpendicularmente ao campo Como vimos nos slide anterior, o desvio dos prótons indica a presença de uma força magnética, que surge devido à interação do campo magnético com os prótons em movimento, quando se movem perpendicularmente ao campo. Carga movendo-se perpendicularmente ao campo Movimentação de carga. Retomando aprendizagens Quando uma partícula eletrizada se move na direção do campo magnético, ela não sofre a ação da força magnética. Carga movendo-se em uma direção qualquer Movimentação de carga. Retomando aprendizagens Quando uma partícula eletrizada se move perpendicularmente ao campo magnético, a força magnética tem direção perpendicular ao plano formado por B e v. Carga movendo-se em uma direção qualquer Movimentação de cargas elétricas. Quando a velocidade da partícula forma um ângulo θ com o campo magnético, podemos decompor o v em uma componente na direção de B e outra na direção perpendicular a B. Carga movendo-se em uma direção qualquer Movimentação de cargas elétricas. Carga movendo-se em uma direção qualquer Assim, como já vimos, a componente v∕∕não provoca surgimento de uma força magnética. Enquanto a componente v⊥ faz surgir uma força magnética perpendicular ao plano definido por B e v. Regra da mão direita para a força magnética PARA CARGAS NEGATIVAS: a força magnética terá sentido oposto, ou seja, “entrando na palma da mão” O sentido da força magnética é determinado por uma técnica conhecida como regra da mão esquerda ou regra de Fleming. No caso de uma carga positiva, os dedos da mão esquerda são posicionados de acordo com a ilustração abaixo. Sentido da força magnética – OUTRA REGRA (de Fleming) CONTINUA Ԧ𝐅𝐌 No caso da carga ser negativa, então o sentido da força magnética que nela atua será oposto ao dado pela regra da mão esquerda. Sentido da força magnética Represente a força magnética que age sobre a carga elétrica q, lançada no campo magnético 𝐁, nos seguintes casos: a) b) c) + 𝐁 𝐯 𝐯+ 𝐁 - 𝐁 𝐯x Exercício proposto Para determinarmos o sentido da força magnética, utilizamos a regra da mão esquerda. Assim, procedemos da seguinte maneira: disponha o indicador da mão esquerda no sentido do vetor 𝐁. Gire a mão em torno do indicador até que o dedo médio indique o sentido de 𝐯 . Dessa forma, o sentido da força magnética será dado pelo polegar e o resultado está apresentado abaixo. 𝐁 𝐯 𝐁 𝐁𝐯x 𝐯 Correção Ԧ𝐅𝐌 Ԧ𝐅𝐌 Ԧ𝐅𝐌 - Três partículas eletrizadas A, B e C são lançadas no campo magnético existente entre duas faces polares norte e sul. a) Represente a força magnética que age na partícula A. b) O que se pode dizer a respeito das forças magnéticas que agem nas partículas B e C? a) Primeiramente, precisamos estabelecer a direção do vetor 𝐁, levando em conta que as linhas de indução se originam do polo norte e se dirigem ao polo sul. A seguir, pode-se aplicar a regra da mão esquerda para determinar o sentido da força magnética. Correção Como as velocidades das partículas B e C, estão na mesma direção de 𝐁, isso resulta que a intensidade da força magnética é zero. Correção ● Analisamos as condições para o surgimento da força magnética em cargas elétricas submetidas a um campo magnético; ● Compreendemos como determinar o sentido e a direção da força magnética. HELOU, G. N. Tópicos de Física. São Paulo: Saraiva, 2001. MARTINI, G. et al. Conexões com a Física. São Paulo: Moderna, 2016. PIETROCOLA, M. et al. Física em contextos 1. São Paulo: Editora do Brasil, 2016. Lista de imagens e recursos Slide 1 – Imagem da capa – SEDUC. Slide 3 – Reprodução – MAXIMILIEN BRICE/CERN 2019. Disponível em: https://home.cern/resources/image/accelerators/lhc-images-gallery. Acesso em: 6 jun. 2024. Slide 4 – PESQUISA FAPESP. Sirius, o maior e mais complexo laboratório brasileiro. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0. Acesso em: 17 maio 2024. Slide 21 – © Getty Images Slides 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 18, 19, 20 – Elaborado especialmente para o curso. https://home.cern/resources/image/accelerators/lhc-images-gallery https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0 Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4: O acelerador de partículas brasileiro Slide 5: Ação do Campo Magnético sobre Cargas Elétricas Slide 6: Ação do Campo Magnético sobre Cargas Elétricas Slide 7: Carga movendo-se perpendicularmente ao campo Slide 8: Carga movendo-se perpendicularmente ao campo Slide 9: Carga movendo-se em uma direção qualquer Slide 10: Carga movendo-se em uma direção qualquer Slide 11: Carga movendo-se em uma direção qualquer Slide 12: Carga movendo-se em uma direção qualquer Slide 13: Regra da mão direita para a força magnética Slide 14: Sentido da força magnética – OUTRA REGRA (de Fleming) Slide 15: Sentido da força magnética Slide 16: Exercício proposto Slide 17: Correção Slide 18 Slide 19: Correção Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24