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Introdução ao Eletromagnetismo Física 3o bimestre - Aula 01 Ensino Médio ● Introdução ao magnetismo; ● Ímãs e suas propriedades; ● Dipolo magnético. ● Identificar alguns marcos das contribuições do magnetismo para o desenvolvimento científico. ● Analisar os materiais naturalmente magnéticos e suas propriedades, evidenciando os dipolos magnéticos. Segundo a narrativa, por que o autor menciona que “as coisas têm vida própria”? TODOS ESCREVEM Primeiro, introduziu o ímã [...] Melquíades, fez uma truculenta demonstração pública daquilo que ele mesmo chamou de a oitava maravilha dos sábios alquimistas da Macedônia. Foi de casa em casa arrastando dois lingotes metálicos, e todo mundo se espantou ao ver que os caldeirões, os tachos, as tenazes e os fogareiros caíram do lugar [...]. "As coisa têm vida própria [...] tudo é questão de despertar sua alma.” MÁRQUEZ, 1994. “ INÍCIO Marcos do Magnetismo 01Descoberta da eletricidade 600 a. C. 02 Bússolas no mar 1086 03Bússolas na Europa 1180 04 Experimentos com bússolas 1269 05A descoberta de Cardano 1551 06Obra magnética 1600 07 Atração e repulsão 1629 08Descartes e o magnetismo 1644 09 As luzes do Norte 1716 10Norte verdadeiro e magnético 1722 11 Edição Principia 1742 12Vida longa para imãs 1745 13 Imãs de aço 1750 14Aurora boreal 1750 15 Ímãs matemáticos 1759 16Inclinação magnética 1768 17 Ligando eletricidade e magnetismo 1802 NM SM 30º 34’ FIM Colocando um imã em formato de barra em contato com limalhas de ferro, observa-se que elas são mais fortemente atraídas pelas regiões extremas do ímã. Essas regiões são chamadas de polos do ímã. Todo ímã tem um polo sul e um polo norte. Polos de um ímã Concentração de limalha de ferro nas extremidades de um imã. Atração e repulsão Uma das propriedades mais importantes dos ímãs é a atração e a repulsão que ocorre entre polos de ímãs diferentes. Assim, polos magnéticos de mesmo nome se repelem, e polos magnéticos de nomes diferentes se atraem. N N N N N N S S S S S S Outra importante propriedade dos ímãs é a impossibilidade de separar seus polos. Ao realizarmos a divisão de um ímã em duas partes, resultam em dois ímãs distintos, cada um com seus polos norte e sul próprios. Inseparabilidade dos polos de um ímã CONTINUA Link para vídeo Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=drW4CJDNl_k Acesso em: 15 jun. 2024 Se esses ímãs recém-formados forem novamente divididos em duas partes, surgirão quatro imãs adicionais, sendo cada um deles dotado de seus próprios polos norte e sul. Inseparabilidade dos polos de um ímã https://www.youtube.com/watch?v=drW4CJDNl_k (FUVEST,1999) Um imã, em forma de barra, de polaridade N (norte) e S (sul) conhecidas, é fixado numa mesa horizontal. Um outro imã semelhante, de polaridade desconhecida, indicada por A e T, quando colocado na posição mostrada na figura 1, é repelido para a direita. Quebra-se esse ímã ao meio e, utilizando as duas metades, fazem-se quatro experiências, representadas nas experiências I, II, III e IV, em que as metades são colocadas, uma de cada vez, nas proximidades do ímã fixo. Indicando por "nada" a ausência de atração ou repulsão da parte testada, os resultados das quatro experiências são, respectivamente: A) I - repulsão; II - atração; III - repulsão; IV - atração. B) I - repulsão; II - repulsão; III - repulsão; IV - repulsão. C) I - repulsão; II - repulsão; III - atração; IV - atração. D) I - repulsão; II - nada; III - nada; IV - atração. E) I - atração; II - nada; III - nada; IV - repulsão. A) I - repulsão; II - atração; III - repulsão; IV - atração. B) I - repulsão; II - repulsão; III - repulsão; IV - repulsão. C) I - repulsão; II - repulsão; III - atração; IV - atração. D) I - repulsão; II - nada; III - nada; IV - atração. E) I - atração; II - nada; III - nada; IV - repulsão. Se o ímã à direita é repelido pelo ímã à esquerda, concluímos que o lado A do ímã à direita é um polo Sul, enquanto o lado T é um polo Norte. Quando o ímã é quebrado, originam-se dois novos ímãs. Assim, podemos identificar os polos dos dois novos ímãs resultantes. S NN S A T Correção N N N N S S S S S S S N N N N S Repulsão Atração Atração Repulsão Correção 1 2 3 4 Classificação dos materiais magnéticos existentes na Terra São materiais facilmente atraídos por ímãs e facilmente imantados. Exemplos: ferro, cobalto e níquel. Ferromagnéticos São materiais que, na ausência de um campo magnético externo, perdem suas propriedades magnéticas. Exemplos: prata, cobre e bismuto. Diamagnéticos São materiais fracamente atraídos por ímãs e que perdem facilmente suas propriedades magnéticas na ausência de um campo magnético externo. Exemplo: alumínio e magnésio. Paramagnéticos São materiais repelidos por campos magnéticos externos de forma intensa. Exemplo: manganês e cromo. Antiferromagnéticos (UFAM,2021) Um estudante de Física encontrou, no fundo da gaveta de sua escrivaninha, três pequenas barras de ferro e percebeu que elas se atraíam ou repeliam, dependendo da maneira como aproximavam uma da outra. Para ter certeza de se tratava de ímãs, ou não, resolveu marcar cada extremo das barras com uma letra, conforme indicado na figura a seguir: CONTINUA Em seguida, fez as seguintes observações: ● I. Ao aproximar o extremo B da barra 1 do extremo C da barra 2, ocorreu atração entre eles. ● II. Ao aproximar o extremo F da barra 3 do extremo C da barra 2, ocorreu repulsão entre eles. ● III. Ao aproximar o extremo A da barra 1 do extremo F da barra 3, ocorreu atração entre eles. A partir dessas observações, o estudante concluiu, CORRETAMENTE, que: A) Somente a barra 3 estava magnetizada. B) Necessitaria de mais observações para poder determinar sobre a magnetização (ou não) das três barras. C) A barra 3 estava desmagnetizada e as barras 1 e 2 magnetizadas. D) A barra 2 estava desmagnetizada e as barras 1 e 3 magnetizadas. E) A barra 1 estava desmagnetizada e as barras 2 e 3 magnetizadas. (UFAM,2021) Quando há atração dos extremos, uma das barras deve estar magnetizada. Quando há repulsão, sabemos tratar de duas barras magnéticas, sendo a repulsão causada por polos opostos (N-N ou S-S). No caso da afirmação I evidencia atração das barras I e II: ambas podem estar magnetizadas com B e C sendo polos opostos ou uma delas está magnetizada sendo a outra barra um material atraído por ímã (material ferromagnético). No caso da afirmação II, saberemos que barra 3 e barra II estão magnetizadas, são ímãs. Sendo os extremos F e C polos opostos. No caso da afirmação III, sabemos que barras 2 e 3 são ímãs. Como F tem o mesmo polo de C, que atraiu B, logo A deveria ser repelido caso a barra 1 fosse um ímã. Porém, A é atraído, indicando que a barra A não está magnetizada, mas é ferromagnético. Logo, alternativa E. Correção Vocês já têm uma compreensão inicial dos materiais magnéticos e algumas de suas propriedades, bem como parte de seu desenvolvimento histórico. Agora, realizem uma pesquisa breve sobre as aplicações atuais de diversos de materiais magnéticos. Agora é com você! TODOS ESCREVEM ● Identificamos alguns marcos das contribuições do magnetismo para o desenvolvimento científico. ● Analisamos os materiais naturalmente magnéticos e suas propriedades, evidenciando os dipolos magnéticos. FUNDAÇÃO UNIVERSITÁRIA PARA O VESTIBULAR (FUVEST). Universidade de São Paulo (USP). Prova de Primeira Fase, 1º dia, 1999. Disponível em: https://acervo.fuvest.br/fuvest/1999/fuv1999_1fase_prova_V.pdf. Acesso em: 11 jul. 2024. HELOU, G. N. Tópicos de Física, vol. 3. São Paulo: Saraiva, 2001. MÁRQUEZ, G. G. Cem anos de solidão. Rio de Janeiro: Record, 1994. MARTINI, G. et al. Conexões com a Física, vol. 3. São Paulo: Moderna, 2016. NATIONAL MAGLAB. Magnet Academy. Disponível em: https://nationalmaglab.org/magnet- academy. Acesso em: 15 jun. 2024. PIETROCOLA, M. etal. Física em contextos 3. São Paulo: Editora do Brasil, 2016. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino- M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Acesso em: 15 jun. 2024. https://acervo.fuvest.br/fuvest/1999/fuv1999_1fase_prova_V.pdf. https://nationalmaglab.org/magnet-academy https://nationalmaglab.org/magnet-academy https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS (UFAM). PROCESSO SELETIVO CONTÍNUO – PSC 2021.Prova de Conhecimentos Gerais e Prova de Redação, 2021. 3ª Etapa. Disponível em: https://edoc.ufam.edu.br/bitstream/123456789/4620/68/PSC2021%203%20Etapa%20- %20Prova.pdf. Acesso em: 11 jul. 2024 https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1600- 1699/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700- 1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700- 1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1750- 1774/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1800- 1819/ https://edoc.ufam.edu.br/bitstream/123456789/4620/68/PSC2021%203%20Etapa%20-%20Prova.pdf. https://edoc.ufam.edu.br/bitstream/123456789/4620/68/PSC2021%203%20Etapa%20-%20Prova.pdf. https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1600-1699/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1600-1699/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700-1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700-1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700-1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1700-1749/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1750-1774/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1750-1774/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1800-1819/ https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1800-1819/ Lista de imagens e recursos Slide 5 (Imagem 1) – © Sean Maldjian/The Noun Projet Slide 5 (Imagem 4) – © Adi Pranata/The Noun Projet Slide 6 (Imagem 8) – © Orange Cat/The Noun Projet Slide 6 (Imagem 9) – © Supalerk Laipawat/The Noun Projet Slide 7 (Imagem 10) – © Vectors Market/The Noun Projet Slide 7 (Imagem 12) – © Krisna Arga Muria/The Noun Projet Slides 5, 6, 7 e 8 (Imagens 02, 03, 05, 06, 07, 11, 13, 14, 15 e 17) – Elaborado especialmente para a aula. Slides 10, 20,21 e 22 – © Getty Images Slide 14 – GALERA DA FÍSICA. Mag: a inseparabilidade dos polos de um ímã.wmv. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=drW4CJDNl_k. Acesso em: 15 jun. 2024. https://www.youtube.com/watch?v=drW4CJDNl_k Número do slide 1 Número do slide 2 Número do slide 3 Marcos do Magnetismo Número do slide 5 Número do slide 6 Número do slide 7 Número do slide 8 Número do slide 9 Polos de um ímã Atração e repulsão Inseparabilidade dos polos de um ímã Inseparabilidade dos polos de um ímã Número do slide 14 Número do slide 15 Número do slide 16 Classificação dos materiais magnéticos existentes na Terra Número do slide 18 Número do slide 19 Número do slide 20 Agora é com você! Número do slide 22 Número do slide 23 Número do slide 24 Número do slide 25 Número do slide 26