Introdução ao Magnetismo

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ELETROMAGNETISMO
Laura Ferreira
O QUE ESSAS TECNOLOGIAS TÊM EM COMUM?
ELETROMAGNETISMO
MAGNETISMO
• Estuda os materiais capazes de atrair ou repelir
outros através de materiais eletricamente carregados.
IMÃS
• Substâncias que têm a
capacidade de atrair o ferro, o
cobalto, o níquel e algumas
ligas desses materiais.
As linhas de campo de um imã
sempre saem do Norte e
entram no Sul
(externamente)
IMÃS
• Imã permanente (elementos alinhados):
• Material comum (elementos desalinhados):
IMÃS
• O que acontece se um imã for partido ao meio?
Os imãs podem dividir-se 
infinitamente!
IMÃS
Polos opostos se atraem 
e polos iguais se 
repelem!
BÚSSOLA
• Como funciona?
CAMPO MAGNÉTICO
• Espaço ao redor do imã onde sua força magnética
ou influência pode ser detectada.
• O campo magnético é repleto de linhas de campo
magnético.
CAMPO MAGNÉTICO
• Externamente as linhas de campo saem do Norte e
entram no Sul.
• Internamente as linhas saem do Sul e entram no
Norte.
As linhas de campo são 
SEMPRE fechadas!
CAMPO MAGNÉTICO
• Quanto mais próximas as linhas de campo estão,
mais intenso é o campo.
CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS NA PRESENÇA DE UM CAMPO MAGNÉTICO
Paramagnéticos Diamagnéticos Ferromagnéticos
Na presença de 
um campo 
magnético :
Elementos se 
alinham
Elementos se 
alinham no 
sentido contrário
Elementos se alinham
O que acontece 
com o campo:
Leve aumento na 
intensidade 
Surge um campo 
na substância 
que possui 
sentido contrário
Altera fortemente o 
valor da intensidade do 
campo magnético. 
Quanto aos 
imãs:
São fracamente 
atraídos 
São fracamente 
repelidos
São fortemente 
atraídas pelos ímãs
Exemplos: o alumínio, o 
magnésio, o 
sulfato de cobre, 
etc. 
o bismuto, o 
cobre, a prata, o 
chumbo, etc. 
Só ferro, cobalto, 
níquel e as ligas que 
são formadas por 
essas substâncias. 
EXERCÍCIOS
• (UFSM ) O campo magnético é uniforme em uma
determinada região, quando as linhas de campo:
a) são paralelas e equidistantes
b) direcionam-se para o polo norte
c) direcionam-se para o polo sul, aproximando-se por
diferentes direções
d) afastam-se do polo do polo norte em todas as
direções e aproximam-se do polo sul
e) afastam-se do polo sul e direcionam-se para o pólo
norte
EXERCÍCIOS
• (UFSM ) O campo magnético é uniforme em uma
determinada região, quando as linhas de campo:
a) são paralelas e equidistantes
b) direcionam-se para o polo norte
c) direcionam-se para o polo sul, aproximando-se por
diferentes direções
d) afastam-se do polo do polo norte em todas as
direções e aproximam-se do polo sul
e) afastam-se do polo sul e direcionam-se para o pólo
norte
EXERCÍCIOS
• (UFSM ) Leia atentamente as afirmativas que seguem.
I- O pólo norte geográfico é um pólo sul magnético.
II- Em um ímã permanente, as linhas de indução saem do pólo norte
e vão para o pólo sul, independentemente de
estarem na parte interna ou externa do ímã.
III- Considerando a agulha de uma bússola, a extremidade que
aponta para o norte geográfico é o pólo norte
magnético da agulha.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):
a) I apenas
b) II apenas
c) III apenas
d) I e II apenas
e) I e III apenas
EXERCÍCIOS
• (UFSM ) Leia atentamente as afirmativas que seguem.
I- O polo norte geográfico é um polo sul magnético.
II- Em um ímã permanente, as linhas de indução saem do polo norte
e vão para o polo sul, independentemente de estarem na parte
interna ou externa do ímã.
III- Considerando a agulha de uma bússola, a extremidade que
aponta para o norte geográfico é o polo norte magnético da agulha.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):
a) I apenas
b) II apenas
c) III apenas
d) I e II apenas
e) I e III apenas
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Uma bússola encontra-se próxima a uma barra de aço.
Assim:
I- Não se pode confiar na direção do norte indicado.
II- Se a barra de aço não for um ímã permanente, ela não altera a
direção do norte indicado.
III- A barra de aço, como um ímã temporário, altera a direção do
norte indicado.
Está(ão) correta(s):
a) I apenas
b) II apenas
c) III apenas
d) I e II apenas
e) I e III apenas
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Uma bússola encontra-se próxima a uma barra de aço.
Assim:
I- Não se pode confiar na direção do norte indicado.
II- Se a barra de aço não for um ímã permanente, ela não altera a
direção do norte indicado.
III- A barra de aço, como um ímã temporário, altera a direção do
norte indicado.
Está(ão) correta(s):
a) I apenas
b) II apenas
c) III apenas
d) I e II apenas
e) I e III apenas
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Três barras de materiais magneticamente diferentes são
observadas na presença de um mesmo imã
permanente, verificando-se o seguinte:
• a barra A é fortemente atraída pelo ímã
• a barra B é fracamente atraída pelo ímã
• a barra C é fracamente repelida pelo ímã
Pode-se, então, afirmar que os materiais das barras A, B e C são,
respectivamente:
a) diamagnético, paramagnético e paramagnético
b) paramagnético, diamagnético e ferromagnético
c) ferromagnético, diamagnético e paramagnético
d) ferromagnético, paramagnético e diamagnético
e) diamagnético, ferromagnético e paramagnético
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Três barras de materiais magneticamente diferentes são
observadas na presença de um mesmo imã
permanente, verificando-se o seguinte:
• a barra A é fortemente atraída pelo ímã
• a barra B é fracamente atraída pelo ímã
• a barra C é fracamente repelida pelo ímã
Pode-se, então, afirmar que os materiais das barras A, B e C são,
respectivamente:
a) diamagnético, paramagnético e paramagnético
b) paramagnético, diamagnético e ferromagnético
c) ferromagnético, diamagnético e paramagnético
d) ferromagnético, paramagnético e diamagnético
e) diamagnético, ferromagnético e paramagnético
ELETROMAGNETISMO
• Os fenômenos elétricos e magnéticos são totalmente 
independentes um do outro?
ELETROMAGNETISMO
• Oersted observou que uma corrente elétrica,
passando por um condutor, desviava uma agulha
magnética colocada na sua vizinhança, de tal modo que
a agulha assumia uma posição perpendicular ao plano
definido pelo fio e pelo centro da agulha.
ELETROMAGNETISMO
Conclusão:
Toda vez que uma corrente passa por um fio, ela cria 
um campo magnético ao seu redor!
ELETRICIDADE E MAGNETISMO NÃO SÃO FENÔMENOS 
INDEPENDENTES!
ELETROMAGNETISMO
Física Animada-Experiência de Oersted
ELETROMAGNETISMO
Fenômenos:
1 • Campo Magnético Criado por Corrente Elétrica
2 • Força Magnética:
I - sobre uma carga num campo uniforme
II - sobre um condutor
3 • Indução Magnética
1° FENÔMENO
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR CORRENTE ELÉTRICA
• REGRA DA MÃO DIREITA:
1° FENÔMENO
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR CORRENTE ELÉTRICA
CONDUTOR RETILÍNEO
ESPIRA CIRCULAR
SOLENÓIDE
CONVENÇÃO PARA REPRESENTAÇÃO DE CAMPOS MAGNÉTICOS
• X
CAMPO SAINDO CAMPO ENTRANDO
Ponta da flecha Traseira da flecha
2º FENÔMENO
FORÇA MAGNÉTICA I - SOBRE UMA CARGA NUM CAMPO UNIFORME
𝐹 = 𝑞 ⋅ 𝐵 ⋅ 𝑉 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 𝜃
Sentido da Força: 
+q: palma da mão
−q: costas da mão
2º FENÔMENO
FORÇA MAGNÉTICA II - SOBRE UM CONDUTOR
𝐹 = 𝐵 ⋅ 𝑖 ⋅ 𝐿 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 𝜃 𝑭 = 𝑩 ⋅ 𝒊 ⋅ 𝑳
3° FENÔMENTO
INDUÇÃO MAGNÉTICA
• Da experiência de Oersted, sabe-se que através de uma
manifestação elétrica em movimento (corrrente) é possível
obter uma manifestação magnética (campo magnético).
Mas e o caminho contrário? Funciona? É possível obter 
manifestação elétrica através do magnetismo?
3° FENÔMENTO
INDUÇÃO MAGNÉTICA
• Da experiência de Oersted, sabe-se que através de uma
manifestação elétrica em movimento(corrrente) é possível
obter uma manifestação magnética (campo magnético).
Mas e o caminho contrário? Funciona? É possível obter 
manifestação elétrica através do magnetismo?
SIM!
3° FENÔMENTO
INDUÇÃO MAGNÉTICA
• Quando o imã está parado, não há indicação de
passagem de corrente.
• Quando o imã se aproxima ou se afasta, aparece
uma corrente elétrica.
FLUXO MAGNÉTICO (𝝓)
• Equivale à quantidade de linhas que campo que “furam” a
superfície imersa no campo magnético.
• Neste caso o ângulo entre o campo magnético e a reta normal
à superfície forma 90° (perpendicular). Logo o cosseno do ângulo
entre o campo e a perpendicular é zero.
FLUXO MAGNÉTICO (𝝓)
• Neste caso o ângulo entre o campo magnético e a superfície
forma não é perpendicular. Logo o cosseno do ângulo entre o
campo e a perpendicular não é zero.
Unidade: Weber (Wb)
𝜙 = 𝐴 ⋅ 𝐵 ⋅ cos 𝜃
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• A variação do fluxo magnético através de uma espira dá 
origem a uma força eletromotriz induzida!
TENSÃO INDUZIDA
t


A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
1° EXPERIMENTO:
• Coloca-se uma espira condutora (ligada à um
amperímetro) próxima a um dos polos do imã.
• Pode-se perceber que ela abrange um número grande de
linhas de campo.
• Enquanto a espira está parada, o amperímetro apresenta
0A. Isto é, nenhuma corrente circula.
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• Posicionando a espira mais longe do imã, pode-se
perceber que o amperímetro acusa uma circulação de
corrente durante o deslocamento e logo volta a zero
quando esta fica parada novamente.
• Pode-se perceber que na posição atual a espira abrange
um numero de linhas de campo menor do que antes.
ANTES AGORA
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
O que aconteceu?
A intensidade de campo B variou (número de linhas de 
campo abrangidas variou), logo:
O fluxo VARIOU!
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
2° EXPERIMENTO:
• Posicionam-se dois solenoides. O primeiro está ligado a
uma fonte de tensão, podendo, portanto fazer circular
corrente e uma chave para abrir e fechar o circuito. O
segundo solenoide não possui fonte acoplada à ele, apenas
um amperímetro para verificar se há corrente.
• Com a chave aberta, o amperímetro do segundo
solenoide acusava 0A.
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• Logo em seguida, abriu-se a chave, o circuito, portanto
apresentou corrente e, por conseguinte linhas de campo
magnético.
• No momento do fechamento da chave, o amperímetro do
segundo solenoide acusou a presença de corrente, mas
logo voltou a indicar zero.
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• Posteriormente abriu-se a chave novamente e nesse momento o
amperímetro acusou a presença de corrente, mas no sentido contrário
e logo voltou a zero.
• Essa corrente que surge no segundo solenoide, é uma corrente
alternada, pois ora está em um sentido e ora em outro.
• É importante perceber que o segundo solenoide não está ligado a
nenhuma fonte de tensão, mas por ele circulou uma corrente induzida,
logo nele surgiu, de alguma forma, uma tensão que deu origem a esta
corrente.
• Esta tensão, Faraday chamou de força eletromotriz induzia f.e.m
induzida. .
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• Mas a simples presença do campo magnético
(estabilizado) no primeiro solenoide não foi suficiente
para induzir uma f.e.m no outro solenoide. O que
aconteceu então?
• Faraday percebeu que a f.e.m induzida que ia dar
origem à corrente induzida, só surgia quando o
campo magnético surgia ou desaparecia, ou seja,
quando ele variava, a simples presença do campo
estabilizado não era suficiente.
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
O que aconteceu?
A intensidade de campo B variou, logo:
O fluxo VARIOU!
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
• Portanto o fluxo 𝜙 pode variar de 3 diferentes formas,
uma delas já foi exemplificada que é variando o campo
magnético B, mas se a área A ou a orientação da espira
variarem, o fluxo varia também.
Relembrando:
𝜙 = 𝐴 ⋅ 𝐵 ⋅ cos 𝜃
A EXPERIÊNCIA DE FARADAY
CONCLUSÃO:
• A variação do fluxo magnético através de uma espira dá 
origem a uma força eletromotriz induzida!
TENSÃO INDUZIDA
t


ELETROMAGNETISMO
•Experiêcia de Faraday – Simulação
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-
law/latest/faradays-law_pt_BR.html
EXPERIMENTO: LEI DE FARADAY
EXPERIMENTO: LEI DE FARADAY
MOTORES ELÉTRICOS
• Um motor elétrico é qualquer dispositivo que
transforma energia elétrica em mecânica.
• A tarefa reversa, aquela de converter o movimento
mecânico na energia elétrica, é realizada por um
gerador ou por um dínamo.
EXPERIMENTO: MOTOR ELEMENTAR
A LEI DE LENZ
• “A corrente induzida, num circuito, sempre se opõe às
causas que lhe deram origem.”
• Corrente em sentido horário
• Corrente em sentido anti-horário
A LEI DE LENZ
Na aproximação: colocar polos de mesmo nome.
Anti-horário Horário 
A LEI DE LENZ
No afastamento: colocar polos de nomes contrários.
Horário Anti-horário
A LEI DE LENZ
• O campo magnético B gera um fluxo magnético φ denominado
fluxo indutor. A corrente elétrica induzida i gera um fluxo
magnético φ' denominado fluxo induzido.
• A Lei de Lenz pode também ser assim enunciada: o sentido da
corrente induzida é tal que origina um fluxo induzido φ' que se
opõe à variação do fluxo magnético indutor φ.
• Deste modo, se φ cresce φ' surge em sentido contrário para se
opor ao crescimento de φ. Se φ decresce φ' surge no mesmo
sentido para se opor à diminuição de φ. As duas situações estão
exemplificadas a seguir :
A LEI DE LENZ
• Se B aumenta, φ aumenta e φ' surge em sentido oposto. Pela
regra da mão direita número 1, concluímos que a corrente
induzida i tem sentido anti-horário.
• Se B diminui, φ diminui e φ' surge no mesmo sentido. Pela
regra da mão direita número 1, concluímos que a corrente
induzida i tem sentido horário.
A LEI DE LENZ
Exercício 1:
Nas figuras o condutor AC, apoiado num condutor dobrado
formando a letra C, desloca-se com velocidade v. O conjunto está
imerso num campo magnético uniforme B. Nestas condições, a
área da espira varia e portanto varia o fluxo magnético φ.
Determine o sentido da corrente elétrica induzida em cada uma
das situações abaixo:
A LEI DE LENZ
a) Neste caso, a área da espira aumenta. Consequentemente o
fluxo indutor φ aumenta e o fluxo induzido φ' surge em sentido
oposto, opondo-se ao aumento de φ. Pela regra da mão direita
número 1, concluímos que a corrente induzida i tem sentido anti-
horário.
A LEI DE LENZ
b) Neste caso, a área da espira diminui. Consequentemente o
fluxo indutor φ diminui e o fluxo induzido φ' surge no mesmo
sentido, opondo-se à diminuição do fluxo indutor φ. Pela regra
da mão direita número 1, concluímos que a corrente induzida i
tem sentido horário.
A LEI DE LENZ
Exercício 2:
Uma espira retangular atravessa uma região na qual existe um
campo magnético uniforme B. Determine o sentido da corrente
elétrica induzida nos casos:
a) A espira está entrando no campo.
b) A espira desloca-se totalmente imersa no campo.
c) A espira está saindo do campo.
A LEI DE LENZ
a) A espira está entrando no campo: o fluxo indutor φ aumenta e o fluxo
induzido φ' surge em sentido oposto, opondo-se ao aumento de φ. Pela
regra da mão direita número 1, concluímos que a corrente induzida i
tem sentido anti-horário.
b) A espira desloca-se totalmente imersa no campo: Neste caso, não há
variação de fluxo magnético. Portanto, a corrente induzida é nula.
c) A espira está saindo do campo: o fluxo indutor φ diminui e o fluxo
induzido φ' surge no mesmo sentido, opondo-se à diminuição do fluxo
indutor φ. Pela regra da mão direita número 1,concluímos que a
corrente induzida i tem sentido horário.
A LEI DE LENZ
Exercício 3:
Um condutor retilíneo e uma espira circular situam-se num
mesmo plano. O condutor retilíneo é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade I. Determine o sentido da
corrente elétrica i induzida na espira nos casos:
a) I cresce com o decorrer do tempo
b) I decresce com o decorrer do tempo.
A LEI DE LENZ
a) I cresce com o decorrer do tempo. Neste caso o campo que I
gera nos pontos onde está a espira também cresce com o tempo.
Se B aumenta, φ aumenta e φ' surge em sentido oposto,
opondo-se ao aumento do fluxo indutor φ. Pela regra da mão
direita número 1, concluímos que a corrente induzida i tem
sentido anti-horário.
A LEI DE LENZ
b) I decresce com o decorrer do tempo. Neste caso o campo que I
gera nos pontos onde está a espira também decresce com o
tempo. Se B diminui, φ diminui e φ' surge no mesmo sentido,
opondo-se à diminuição de φ. Pela regra da mão direita número
1, concluímos que a corrente induzida i tem sentido horário.
A LEI DE LENZ
Exercício 4:
Uma bateria, uma bobina e uma espira circular, cujo eixo
coincide com o da bobina, estão dispostos conforme mostra a
figura. Determine o sentido da corrente elétrica induzida no
instante em que a) a chave ch é fechada e b) no instante em que
é aberta. c) Permanecendo a chave fechada, há corrente induzida
na espira?
A LEI DE LENZ
a) No instante em que a chave ch é fechada surge na espira um
fluxo indutor φ. O fluxo induzido φ' surge em sentido oposto,
opondo-se ao aumento de φ. Pela regra da mão direita número 1
concluímos que a corrente induzida i tem sentido horário em
relação ao observador situado ao lado da bobina.
A LEI DE LENZ
b) No instante em que a chave ch é aberta o fluxo indutor φ
diminui até tornar-se nulo. O fluxo induzido φ' surge no mesmo
sentido que φ possuía, opondo-se à diminuição de φ. Pela regra
da mão direita número 1 concluímos que a corrente induzida i
tem sentido anti-horário em relação ao observador situado ao
lado da bobina.
A LEI DE LENZ
c) No intervalo de tempo em que a chave permanece fechada:
não há corrente induzida, pois o fluxo magnético não varia.
CURIOSIDADES
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/eletroima.htm
ELETROMAGNETISMO
• Video:
“Eletroímã Muito Forte - Eletroímã Feito em Casa, Muito 
Potente.”
https://www.youtube.com/watch?v=F62Ll-tnml4
CURIOSIDADES
O experimento conhecido como Gaiola de Faraday 
provou que uma superfície condutora eletrizada (por 
exemplo uma caixa metálica) possui campo elétrico 
nulo em seu interior dado que as cargas se distribuem 
de forma homogênea na parte mais externa da 
superfície condutora. Portanto, o metal propicia uma 
blindagem eletrostática ao telefone, deixando fora da 
área de cobertura.
VIDEO
GAIOLA DE FARADAY(BLINDAGEM ELETROSTÁTICA).
https://www.youtube.com/watch?v=YniztDeGRwE
EXERCÍCIOS
• (UFSM) A transmissão de energia elétrica se dá a altas voltagens,
mas, nas residências, as tomadas fornecem baixas voltagens.
Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que, baseados
na lei de ______________, mudam o valor da _______________ elétrica
__________.
Assinale a alternativa que completa as lacunas.
a) Faraday – tensão- alternada
b) Faraday – tensão- contínua
c) Ampère – tensão- alternada
d) Ampère – força- alternada
e) Ampère – força – contínua
EXERCÍCIOS
• (UFSM) A transmissão de energia elétrica se dá a altas voltagens,
mas, nas residências, as tomadas fornecem baixas voltagens.
Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que, baseados
na lei de ______________, mudam o valor da _______________ elétrica
__________.
Assinale a alternativa que completa as lacunas.
a) Faraday – tensão- alternada
b) Faraday – tensão- contínua
c) Ampère – tensão- alternada
d) Ampère – força- alternada
e) Ampère – força – contínua
EXERCÍCIOS
• (UFSM) A transmissão de energia elétrica se dá a altas voltagens,
mas, nas residências, as tomadas fornecem baixas voltagens.
Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que, baseados
na lei de ______________, mudam o valor da _______________ elétrica
__________.
Assinale a alternativa que completa as lacunas.
a) Faraday – tensão- alternada
b) Faraday – tensão- contínua
c) Ampère – tensão- alternada
d) Ampère – força- alternada
e) Ampère – força – contínua
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Aproximando ou afastando um ímã de uma espira
condutora retangular, a variação do fluxo de indução magnética
determina o aparecimento de uma corrente elétrica induzida i.
Qual é a figura que melhor representa a corrente elétrica induzida?
EXERCÍCIOS
• (UFSM) Aproximando ou afastando um ímã de uma espira
condutora retangular, a variação do fluxo de indução magnética
determina o aparecimento de uma corrente elétrica induzida i.
Qual é a figura que melhor representa a corrente elétrica induzida?
Alternativa e)