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fisica 3 campo magnetico

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Física III
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Capítulo 8 – Campo magnético
Tópicos:
I – Conceito de campo magnético
II – Linhas de campo magnético
III – Movimento de partículas em campo magnético
IV – Força sobre condutor conduzindo corrente
V – Torque sobre uma espira conduzindo corrente
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Introdução ao Magnetismo
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Introdução ao Magnetismo
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O campo magnético
Semelhanças e diferenças com o campo elétrico
Cargas magnéticas (monopolos magnéticos) são raríssimos e não possuem valor prático, a não ser em laboratórios de pesquisa avançada.
As linhas de campo magnético formam curvas fechadas. 
As linhas de campo elétrico começam em uma carga positiva e terminam em uma carga negativa.
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As linhas de força de um campo magnético formam curvas fechadas.
O campo magnético
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Campo magnético devido a uma
corrente elétrica em um condutor
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O campo magnético
Limalhas de ferro em uma folha de papel sobre um ímã em forma de barra.
Limalhas de ferro em uma folha de papel atravessada por um fio conduzindo corrente elétrica.
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Campo magnético no centro de uma espira
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Campo magnético no centro de um solenóide
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Campo magnético no centro de um solenóide
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Força magnética
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Força magnética
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Força magnética sobre uma carga em movimento
 Uma carga de prova q é lançada com velocidade v , em um ponto P;
 A força F é sempre perpendicular a v;
 Ao variar-se a direção e o sentido de v em P, verifica-se que o módulo de F varia desde 0 (para uma certa direção) até um valor máximo (que ocorre quando tal direção é perpendicular a v);
 A variação acima é proporcional ao seno do ângulo entre v e a referida direção;
 O módulo de F é proporcional à carga e à velocidade e o sentido de F muda quando a carga troca de sinal.
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Força magnética sobre uma carga em movimento
Exercício
Um campo magnético uniforme com 1,5 mT de intensidade aponta verticalmente para cima e em todo volume da sala onde você está. Um próton com 5,3 MeV se move horizontalmente do sul para o norte, em um determinado ponto. Qual a força de deflexão magnética que atua sobre o próton quando este passa pelo ponto?
Considerar a massa do próton igual a 1,67 x 10-27 kg.
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Força magnética sobre uma carga em movimento
Força de Lorenz
Se uma partícula estiver sob a ação de um campo elétrico e de um campo magnético, a força resultante será:
conhecida como força de Lorenz.
Eventualmente, a partícula poderá se deslocar em uma região onde os campos elétrico e magnético são ortogonais. Neste caso, temos:
Somente partículas com velocidade escalar v = E/B (independente da carga ou da massa) passam pela região sem sofrer ação dos dois campos. Qualquer outra velocidade implicará em desvio da partícula.
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Força magnética sobre uma corrente elétrica
Como um campo magnético produz uma força lateral em uma carga elétrica em movimento, a mesma força estará presente sobre um condutor por onde circulem várias cargas. A força muda de sentido quando o sentido da corrente é invertido.
A força lateral que o campo magnético exerce sobre cada elétron é:
sendo va a velocidade de arrasto.
Para N elétrons, 
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Força magnética sobre uma corrente elétrica
A expressão
 
pode ser definida em função da corrente elétrica, na forma vetorial:
sendo va a velocidade de arrasto.
Como 
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Força magnética sobre uma corrente elétrica
Se o campo não for uniforme nem o fio reto, teremos:
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Força magnética entre correntes paralelas
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Força magnética entre correntes paralelas
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Medidores de corrente e tensão
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Medidores de corrente e tensão
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Torque sobre uma espira percorrida por uma corrente
Espira retangular situada num campo magnético uniforme e percorrida por uma corrente i.
Um torque faz a espira girar em torno do eixo z, alinhando n com B. O vetor n é normal ao plano da espira e faz um ângulo q com o campo B.
A soma das quatro forças é nula, não acelerando, assim, o centro de massa. Porém F1 e F3 produzem o torque.
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O dipolo magnético
Semelhantemente ao dipolo elétrico visto anteriormente, existem os dipolos magnéticos, dos quais um ímã é um exemplo. 
A energia potencial de um dipolo magnético é definida por: 
Como a força magnética depende da velocidade, ela não é conservativa.
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Exercício 1
O campo magnético da Terra, num ponto da superfície, tem um módulo de 0,6 gauss e está dirigido para baixo e para o norte, fazendo um ângulo da ordem de 70 graus com o plano horizontal, como mostram as figuras abaixo. Um próton está se movendo no plano horizontal, na direção do norte, com a velocidade de 10Mm/s. Calcular a força magnética sobre o próton:
Pela fórmula escalar F = qvB sen q;
Pela fórmula vetorial F = qv x B, com v e B em termos das respectivas componentes e dos vetores unitários.
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Exercício 1
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Exercício 2
	Um fio condutor de 3 mm está atravessado por uma corrente de 3 A, na direção do eixo dos x. O fio está num campo magnético de 0,02 T, no plano xy, que faz 30 graus com o eixo dos x. Qual a força magnética sobre este segmento de fio condutor?
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Exercício 3
	Uma espira circular tem o raio de 2 cm, 10 voltas do fio condutor e uma corrente de 3 A. O eixo da espira faz um ângulo de 30 graus com um campo magnético de 8000 G. Calcular o módulo do torque sobre a espira.
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