Trabalho de eletromagnetismo

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	Data: 29/05/2014
Matéria: Física			Professor: 
	
Exercícios Magnetismo
Questões históricas
Esse termo surgiu de uma cidade chamada Magnésia, na Grécia, que obtinha pedras chamadas Magnetita, que apresentavam a característica de atrair pequenos metais: os primeiros fenômenos magnéticos foram naturais. Posteriormente o nome da pedra inspiraria o nome dessa propriedade que seria chamada de magnetismo.
2. Os metais precisavam ser atritados para possuir a capacidade de atrair ou repelir, e logo perdiam essa capacidade, se neutralizavam (eletrostática). Já os imãs não precisavam ser atritados ou induzidos para atrair um objeto de metal, sendo que eles não perdiam essa característica. Objetos eletrizados não eram atraídos por imãs e vice-versa, corpos eletrizados atraem objetos que não sofrem mínimas influências de imãs.
3. Resposta 1: Entre os séculos XV-XVI o movimento filosófico e científico que está em vigor é o renascimento que tinha fortes bases do humanismo, e se concentrou mais nas áreas da astronomia e da matemática, utilizavam o método da observação e da analise, e pensavam que tudo que pode ser conhecido deve poder ser transformado em um conceito ou em uma ideia através do racionalismo (empírico em alguns casos). (Kepler, Galileu)
 	 Já nos séculos XVII-XVIII o movimento que vigorava era o iluminismo que defendia o uso da razão e da ciência como o verdadeiro caminho para a liberdade e autonomia. Diziam que só o conhecimento poderia transformar o homem. Tiveram grandes sucessos com as teorias de Newton, que serviu de base para todos os estudos das descobertas do iluminismo. As suas leis científicas funcionavam tão bem, tinham resultados tão certo que disseram que toda a organização da sociedade deveria ser baseada nessas leis científicas.
Entre esses dois movimentos, nasce o mecanicismo, que era uma corrente que tentava determinar tudo a partir do movimento acreditava ser possível estudar qualquer fenômeno deste universo através das forças entre fluídos e partículas de mesma natureza, e que reduzia todas as informações até poder usar somente os dados necessários, os indispensáveis. O mundo podia ser comparado a uma máquina (um relógio) que seria submetida às leis da mecânica. (o objetivo da questão não era entrar no mérito do renascimento/iluminismo, mas destacar o aumento da importância da matemática, do racionalismo e do empirismo na ciência, mas deixei a resposta delas por estar excelente).
Os métodos reducionistas do mecanicismo eram muito criticados, pois achavam que não era possível explicar a natureza de forma tão previsível e a análise matemática levava , não levavam em consideração algumas somente propriedades exteriores aos objetos, e que faziam parte do dia a dia.. Outro fator era que os resultados nunca eram exatos, logo eram necessárias aproximações e simplificações. 
O movimento que teve origem dessas críticas foi a Naturphilosophie ( ou filosofia romântica natural)
O movimento mecanicista teve grande sucesso e apoio dos Iluministas, o método era considerado poderoso a ponto de ser indicada sua aplicação para a finalidade de um sociedade ideal. O mecanicismo quantificou e geometrizou diversos fenômenos naturais. A unificação da ciência foi um dos avanços científicos, tentarem incorporar e juntar ramos e áreas diferentes da ciência umas às outras, e perceber que tudo estava interligado, e só assim seria possível ter um resultado mais completo, certo e profundo. Descartes foi um dos grandes destaques do mecanicismo que tentou padronizar e fazer uma metodologia para os estudos científicos. E outro pessoa foi Isaac Newton cujas leis fundamentais da dinâmica e a sua teoria da gravitação universal tiveram muito sucesso e abriu caminhos para a ciência poder explorar cada vez mais o universo. Laplace também apresentou uma visão extremamente determinista ao tentar aplicar os princípios das Leis de Newton a outras áreas, inclusive, a fala presente na questão 2 do trabalho em grupo era dele.
6. O movimento acreditava que a visão da natureza estava além de análises sistemáticas, que ia além de simples grandezas numéricas, eles tinham uma visão bem mais complexa, onde era necessário a análise de cores, sentidos, a natureza deveria ser encarada como um ser completo, um todo orgânico. Estas qualidades que eram simplesmente desprezadas por sistemas matemáticos. Eles acreditavam que todas as forças da natureza deveriam se originar de um princípio básico em comum, um princípio unificador, alguma força que originasse todas as outras.
Grandes destaques na área da ciência e da matemática foram os cientistas: Oesterd, que foi o precursor que percebeu a relação entre eletricidade e magnetismo que fez o seu famoso experimento da deflexão da agulha de uma bússola quando posta perto de um fio condutor por onde passa corrente e o cientista Ampére, que achou uma relação para a deflexão da agulha com a passagem de corrente em um fio próximo, que afirmou que a passagem de corrente gera um campo magnético, e que o campo magnético pode ser determinado a partir do sentido da corrente. Outros que tiveram grande destaque foi Friedrich Schelling e Georg Wilhelm. 
7. Oersted percebeu que a bússola não apontava para o norte geográfico, sofria uma interferência, quando se passava uma corrente perto dela. Então Oersted, começou a buscar uma relação entre interação elétrica e magnética, e percebeu que um ferro imantado e a corrente elétrica deveriam ter um princípio em comum, um princípio unificador, já que estes estavam relacionados. Assim como era um dos pensamentos da Nathurphilosophie. Diversas áreas de estudo apontavam a Eletricidade como força geradora de inúmeros fenômenos. A partir da eletricidade poderíamos gerar calor, luz, movimento, reações químicas... Na busca do princípio unificador, os filósofos naturais acreditavam que ela poderia ser a origem de qualquer fenômeno da natureza (princípio unificador). Já que o Magnetismo ainda não havia sido relacionado com a Eletricidade, eram áreas totalmente separadas, Oersted se inspirou em buscar essa relação e foi buscar um efeito magnético em uma corrente elétrica.
8. Oersted tentou criar um padrão ou uma regra para onde a bússola apontava quando estava perto de um fio eletrizado. O único problema é que Oersted acreditava que iria encontrar forças lineares como na eletrostática, atrito, gravitação; porém o movimento não era linear, o efeito magnético tinha um caráter curvilíneo. Outro problema é que sem o auxílio de aparelhos de medição de corrente, Oersted acreditava que se afinássemos o fio a corrente aumentaria, o que era um equívoco, pois a corrente estava cada vez mais fraca, causando a redução da percepção dos efeitos magnéticos.
9. Biot era mecanicista, logo discordava que tivesse relação entre eletricidade e magnetismo. Ele dizia que a corrente elétrica, quando passava pelas partículas do fio as orientavam magneticamente e só assim ocorriam efeitos magnéticos, algo que não era tão lógico, já que para ocorrer a magnetização das partículas do fio era necessário a eletricidade. Já Ampère expandiu o experimento de Oersted, acreditando que TODO efeito magnético seria originado de um efeito elétrico e, talvez, que vice-e-versa. Logo, a bússola (um imã leve) sofria ação da corrente elétrica e da força magnética da Terra, tendo em vista que Ampére era um Romântico e que os naturphilosophers buscavam um princípio unificador. 
10. Ele aproximou dois fios condutores e eletrizados e descobriu que esses fios sofriam repulsão ou atração dependendo do sentido da corrente. Seu objetivo era provar que fenômenos magnéticos tinham origem elétrica. Se objetivo era verificar que uma corrente elétrica TAMBÉM sentiria um efeito magnético. Logo, a corrente de um fio geraria campo magnético (oersted) e o OUTRO fio sofreria um efeito por estar sofrendo o campo magnético do primeiro. Suas conclusões foram que a intensidade de circulação magnética nas redondezas de um fio é proporcional à intensidade da corrente total que o atravessa.Sendo que quando ele associou a passagem de corrente e o campo magnético gerado com força e distância, ele criou uma unidade que pudesse ser compreendida a partir de unidades já conhecidas. Essa unidade ele deu o nome de Ampére.
11. A corrente que passa em um circuito constituído por pelo menos um fio e uma pilha voltaica cria um campo magnético. Quando colocamos um galvanômetro em série a um circuito, o campo magnético gerado dentro do aparelho move o ponteiro sobre uma escala graduada que é proporcional a intensidade da corrente elétrica. Em multímetros modernos, ele foi adaptado para funcionar tanto como amperímetro, como voltímetro ou um ohmimetro, só que com escalas maiores hoje em dia. Mudando de função apenas com uma chave seletora, como amperímetro deve ser associado em série, como voltímetro em paralelo e como ohmimetro ele deve estar associado a uma bateria interna de forma que a corrente que passa pelo galvanômetro varie em função da resistência.
12. Ampère acreditava que tudo tinha um princípio em comum, e ele achou que esse principio seria a eletricidade. Ele percebeu que as linhas de força de um imã eram circulares e que os imãs precisariam de algo diferente, um padrão talvez, para adquirirem essa propriedade, Ampère viu que ao enrolarmos um fio (espiras) o campo magnético gerado era maior E a espira apresentava efeito igual a de um imã (uma espira apresentava “polos norte e sul” e se atraia-repelia com outra espira). Logo, a espira com corrente tinha mesmo comportamento que um imã, por isso ele supôs que dentro de um imã haveria corrente elétrica que se movimentava de forma circular e ordenada. 
13. Faraday para comprovar a teoria de Ampére que fenômeno elétrico gera campo elétrico e vice-versa, cria o rotor eletromagnético que funciona com dois recipientes contendo Mercúrio (condutor), em um dos recipientes continha um imã fixo e um fio metálico móvel enquanto no outro recipiente tínhamos um imã móvel e um fio fixo, o fio estava ligado em uma bateria. O que acontecia era que os objetos que estavam móveis giravam ao redor do fixo em ambos os lados, fazendo movimentos circulares. Com isso ele descobriu como gerar uma força magnética mecânica (movimento) através da eletricidade.
14. As linhas de força são linhas imaginárias, criadas para representar o funcionamento de um imã e enxergar o seu campo magnético, explicando porque diferentes imãs se aproximam ou se repelem.
15. A partir das linhas de força desenhe os efeitos magnéticos resultantes de tais imagens: procurem no PowerPoint, lembrando que as linhas vão de Norte pra Sul por fora do imã e de Sul pra Norte por dentro.No fio, a regra da mão direita mostra que o campo está anti-horário da nossa visão e na bobina o campo dentro é para cima.
a)							b)
c)		 d)
e) 							f)
16. O campo magnético terrestre pode ser compreendido por linhas de campo semelhantes a de um imã, saindo do Norte magnético (Sul geográfico) e entrando no Sul magnético (Norte geográfico). A agulha da bússola se guia pelas linhas de campo e aponta para o norte geo.
17. Há uma constante emissão de partículas radioativas provindas do Sol e que são desviadas pelo campo magnético da Terra. Também há partículas que recebem o nome de Tempestade geomagnética, quando há um distúrbio que ocorre em erupções solares com ejeções maciças de massa da coroa solar e um grande fluxo de radiação emitida pelo Sol atinge o campo magnético e a atmosfera da Terrestre.
James Alfred Van Allen descobriu duas zonas de radiação de alta energia que envolve a Terra, que levaram o nome de cinturão de Van Allen em sua homenagem. Os cinturões de Van Allen são formados por partículas altamente carregadas, que foram aprisionadas pela atmosfera pelo campo magnético terrestre. O primeiro cinturão é formado por raios cósmicos vindos do espaço exterior que colidiram com átomos e moléculas da atmosfera terrestre, composto basicamente de prótons, já o segundo contém partículas eletricamente carregadas, com origem atmosférica ou trazidas pelo vento solar, basicamente elétrons, os dois cinturões estão presos pelo campo magnético da Terra. Quando há intensa atividade solar algumas partículas vindas do sol, vem em direção a Terra, porém o campo magnético da Terra repele essas partículas radioativas de volta para o espaço. O cinturão é muito perigoso para Astronautas, pois as partículas que o formam são muito numerosas e radioativas. 
18. Se formos em direção ao norte a bussola apontará para o norte e passará a apontar cada vez mais em direção ao chão quanto mais próximos estivermos do polo norte (se bussola tiver livre espaço para se mexer). SE estivéssemos abaixo da linha do equador indo para o polo sul a bússola apontaria para o norte e passaria a apontar cada vez mais para cima. Desenho no Power Point.
O eixo de rotação da Terra e o eixo magnético da Terra não coincidem, eles estão afastados por aproximadamente 11,5°, ou seja, o norte Geográfico da Terra, não é exatamente no mesmo lugar que o norte magnético. Sendo que o eixo magnético está em constante movimento, não é uma coisa muito certa, e supõe-se que daqui há centenas ou milhares de anos ele chegue a inverter. A bússola ficaria paralela ao chão quando ela estivesse no meio da terra segundo o eixo magnético terrestre. Perto da linha do equador. (não exatamente, pela diferença de inclinação entre o campo magnético e o eixo de rotação da Terra).
19.O eletroímã é um dispositivo (bobina) que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, já o imã natural independe de corrente elétrica apresenta uma orientação no movimento dos elétrons (domínio magnético). O eletroímã tem como vantagem o fato de ser ligável e desligável, a intensidade depende da corrente e ao invertermos o sentido da corrente o campo magnético inverte.
20. Faraday acreditou que poderia ir além de Ampère. Ao invés de gerar força magnética em uma corrente elétrica, ele acreditava que poderia induzir uma corrente elétrica em um circuito quando forçasse corrente em um outro circuito primário. Como esse efeito seria, supostamente, gerado pelo campo magnético gerado pelo circuito primário, Faraday colocou o anel de ferro para intensificar o efeito magnético. Ele esperava que a corrente induzida fosse contínua, como no primário, mas observou que somente quando ligava e desligava (não durante a corrente) o primário, aparecia uma corrente induzida no secundário. Ele não entendeu esse resultado, mas reconheceu que a corrente induzida foi gerada na variação do campo magnético. Então, se perguntou 2 coisas: Se o anel seria necessário ou só aumentaria o efeito inevitável; e se essa variação do campo magnético poderia ser gerada por um imã e não um circuito. Daí ele movimentou um imã dentro de uma bobina (para aumentar o efeito) e gerou uma corrente induzida, mas somente quando movimentava o imã, não com ele parado.
 
Questões objetivas
1 – B
2 – D
3 –A
4 – D
5 – A
6 – D
7 – B
8 – A
A questão 1 é feita através do cálculo do campo magnético resultante de uma corrente em um fio retilíneo B = μ.I/2πR
As questões objetivas 2 e 3 foram feitas em sala!