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MagnetismoMagnetismo Propriedades MagnPropriedades Magnééticasticas Campo MagnCampo Magnééticotico Vetor InduVetor Induçção Magnão Magnééticatica OrientaOrientaçção Geogrão Geográáficafica Norte GeogrNorte Geográáficofico Sul GeogrSul Geográáficofico S N AtraAtraçção e Repulsãoão e Repulsão SSN N S N SN SN SN InseparabilidadeInseparabilidade SN N N SS N NS S Campo MagnCampo Magnééticotico É a região ao redor de um ímã na qual podem haver forças de origem magnética. Linhas de ForLinhas de Forççaa São linhas fechadas que saem do pólo norte e chegam no pólo sul; Representam geometricamente a atuação do campo magnético; Sua concentração indica a intensidade do campo magnético. RepresentaRepresentaçção das L.F.ão das L.F. N S RepresentaRepresentaçção das L.F.ão das L.F. RepresentaRepresentaçção das L.F.ão das L.F. RepresentaRepresentaçção das L.F.ão das L.F. Magnetismo TerrestreMagnetismo Terrestre N S Vetor InduVetor Induçção Magnão Magnééticatica MMóódulo:dulo:Depende da intensidade do campo magnético. DireDireçção:ão: Tangente às linhas de força do campo magnético. Sentido:O mesmo das linhas de força do campo magnético Vetor InduVetor Induçção Magnão Magnééticatica N SB B B B OrientaOrientaçção de uma Bão de uma Búússolassola A agulha tem a mesma direção do vetor indução magnética com o pólo norte apontando no mesmo sentido do vetor indução magnética B NS N SB B B B OrientaOrientaçção de uma Bão de uma Búússolassola Campo MagnCampo Magnéético tico Gerado por Corrente Gerado por Corrente ElEléétricatrica Vetor Perpendicular ao plano Experiência de Oersted Campo ao redor de fio retilíneo Vetor Perpendicular ao PlanoVetor Perpendicular ao Plano Vetor Entrando Vetor Saindo Experiência de Experiência de OerstedOersted Oersted esticou um fio metálico sobre uma bússola (fig. 1) e fez passar nele uma corrente contínua (fig. 2). Em seguida a agulha da bússola se movimentou comprovando a existência do campo magnético. Campo MagnCampo Magnéético tico ao redor de um fio ao redor de um fio condutor condutor retretíílineolineo Ao redor de um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica existe um campo magnético cujas linhas de força são circunferências concêntricas ao fio. Linhas de ForLinhas de Forççaa Sentido do Vetor BSentido do Vetor B Envolvendo-se a mão direita no fio condutor, o polegar indicará o sentido da corrente e o restante dos dedos indicarão o sentido do campo magnético DireDireçção do Vetor Bão do Vetor B O vetor indução magnética é tangente às linhas de força do campo magnético e no mesmo sentido delas. MMóódulo do Vetor Bdulo do Vetor B [B]=T (tesla) μ é a constante de permeabilidade magnética e no vácuo é μ0=4π.10-7 T.m/A i é a intensidade da corrente d é a distância do fio ao vetor B d iB ..2 . π μ= Espira CircularEspira Circular Espira circular é um fio condutor dobrado no formato de uma circunferência. r i i Campo MagnCampo Magnéético tico no centro de uma no centro de uma Espira CircularEspira Circular No centro de uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica existe um campo magnético perpendicular ao plano que contém a espira. Linhas de ForLinhas de Forççaa DireDireçção e Sentido do Vetor Bão e Sentido do Vetor B O vetor indução magnética é perpendicular ao plano que contém a espira e envolvendo- se a mão direita no fio condutor, o polegar indicará o sentido da corrente e o restante dos dedos indicarão o sentido do campo magnético. MMóódulo do Vetor Bdulo do Vetor B [B]=T (tesla) μ é a constante de permeabilidade magnética e no vácuo é μ0=4π.10-7 T.m/A PPóólos de uma Espiralos de uma Espira i i B i i B Campo MagnCampo Magnéético tico no interior de um no interior de um solensolenóóide retilide retilííneoneo No interior de um solenóide retilíneo percorrido por uma corrente elétrica existe um campo magnético uniforme. SolenSolenóóide Retilide Retilííneoneo Solenóide retilíneo é um fio condutor enrolado em formato de hélice. É muito semelhante à mola helicoidal da sua apostila. Linhas de ForLinhas de Forççaa DireDireçção e Sentido do Vetor Bão e Sentido do Vetor B O vetor B tem a mesma direção do eixo do solenóide e colocando a mão direita espalmada no solenóide, o polegar indicará o sentido do campo e o restante dos dedos indicarão o sentido da corrente. MMóódulo do Vetor Bdulo do Vetor B μ é a constante de permeabilidade magnética i é a intensidade da corrente elétrica n é o número de espiras ℓ é o comprimento do solenóide l inB ..μ= ForForçça Magna Magnéética sobre tica sobre cargas elcargas eléétricastricas Sobre uma carga elétrica em movimento no interior de um campo magnético, existe uma força magnética perpendicular ao plano que contém o vetor velocidade (v) e o vetor indução magnética (B). RepresentaRepresentaçção Vetorialão Vetorial B v B v FM FM + - Regra da Mão Direita Regra da Mão Direita (Tapa)(Tapa) Obs: Quando q<0, inverte-se o sentido da força magnética. Regra da Mão EsquerdaRegra da Mão Esquerda Obs: Quando q<0, inverte-se o sentido da força magnética. MMóódulo da Fordulo da Forçça a MagnMagnééticatica |q| é o módulo da carga elétrica v é o módulo da velocidade B é o módulo do vetor indução magnética θ é o ângulo formado entre a velocidade (v) e o vetor indução magnética (B) θsenBvqFM ...= ForForçça Magna Magnéética sobre tica sobre fio condutoresfio condutores Sobre um fio condutor percorrido por corrente no interior de um campo magnético, existe uma força magnética perpendicular ao plano que contém o fio e o vetor indução magnética (B). Origem da forOrigem da forççaa Sobre cada elétron em movimento no fio haverá uma força magnética perpendicular ao fio cujo sentido é definido pela regra da mão direita, se pensarmos no sentido convencional da corrente perceberemos que o sentido da força será o mesmo. ConclusãoConclusão Dessa forma, o condutor estará sujeito à ação de uma força magnética F, que é a resultante de todas essas forças sobre cada partícula. Regra da Mão Direita Regra da Mão Direita (Tapa)(Tapa) i B Regra da Mão EsquerdaRegra da Mão Esquerda i MMóódulo da Fordulo da Forçça a MagnMagnééticatica B é o módulo do vetor indução magnética i é intensidade da corrente l é o comprimento do fio θ é o ângulo formado entre o fio e o vetor indução magnética (B) θsenliBFM ...= ForForçça magna magnéética entre fiostica entre fios Direção: Perpendicular aos fios Sentido: Atração (correntes de mesmo sentido) Repulsão (correntes de sentidos opostos) ForForçça magna magnéética entre fiostica entre fios d liiF li d iF liBF ..2 ... .. ..2 . .. 21 2,1 2 1 2,1 212,1 π μ π μ = = = d liiF li d iF liBF ..2 ... .. ..2 . .. 12 1,2 1 2 1,2 121,2 π μ π μ = = = d liiF M ... 21μ= InduInduçção ão MagnMagnééticatica Fluxo Magnético através de uma espira Indução Magnética em circuitos fechados Lei de Lenz Fluxo MagnFluxo Magnéético Atravtico Atravéés de s de uma Espirauma Espira θ cos.A.BΦ = θ cos.A.BΦ = Fluxo MagnFluxo Magnéético Atravtico Atravéés de s de uma Espirauma Espira Φ é o fluxo magnético através da espira B éo módulo do vetor campo magnético A é a área da espira θ é o ângulo entre o vetor campo magnético (B) e o vetor normal á espira (n) Fluxo MagnFluxo Magnééticotico Caso Particular (Caso Particular (θθ=90=90ºº)) nulo=Φ A.BΦ = Fluxo MagnFluxo Magnééticotico Caso Particular (Caso Particular (θθ=0=0ºº)) [ ] [ ] [ ] (weber) Wb2T.mΦ 2mA (tesla) TB == = = Fluxo MagnFluxo Magnééticotico Unidades de MedidaUnidades de Medida InduInduçção Magnão Magnéética em tica em Circuitos FechadosCircuitos Fechados Se um circuito fechado é submetido a uma variação de fluxo magnético, haverá nele uma corrente elétrica induzida, cujo sentido e intensidade depende dessa variação do fluxo magnético. Portanto: “Os efeitos da força eletromotriz induzida tendem a se opor às causas que lhe deram origem (princípio da ação e reação).” “O sentido da corrente elétrica induzida é tal que se opõe á variação de fluxo que a produziu” Lei de Lei de LenzLenz Interpretando a Lei de Interpretando a Lei de LenzLenz O movimento da espira provoca uma variação do fluxo magnético no seu interior o que produz a corrente induzida, que, por sua vez, atuará no sentido de se opor ao movimento. Resumindo a Lei de Resumindo a Lei de LenzLenz Portanto: se aproximarmos ou afastarmos a espira, o movimento será sempre freado pela ação da corrente induzida. Isso ocorre para que o princípio da conservação de energia seja satisfeito. Caso fosse diferente, quando empurrássemos o pólo norte em direção à espira e aparecesse um pólo sul em sua face, bastaria um leve empurrão e pronto, teríamos um movimento perpétuo. O ímã seria acelerado em direção à espira, ganhando energia cinética e ao mesmo tempo surgiria energia térmica na espira.Ou seja, estaríamos obtendo alguma coisa em troca de nada. A natureza não funciona desse jeito. Por que isso ocorre?Por que isso ocorre? Então sempre experimentamos uma força de resistência ao mover o ímã, isto é, teremos de trabalhar. Quanto maior a velocidade, maior será a corrente induzida e, conseqüentemente maior a taxa de calor dissipada na bobina. O trabalho será exatamente igual à energia térmica que aparece na bobina. Continuando...Continuando... Δt Δ ε Φ= ForForçça Eletromotriz Induzidaa Eletromotriz Induzida ε é a força eletromotriz induzida ΔΦ é a variação fluxo magnético Δt é o intervalo de tempo Magnetismo Orientação Geográfica Atração e Repulsão Inseparabilidade Campo Magnético Representação das L.F. Representação das L.F. Representação das L.F. Magnetismo Terrestre Vetor Indução Magnética Orientação de uma Bússola Campo Magnético Gerado por Corrente Elétrica Vetor Perpendicular ao Plano Experiência de Oersted Campo Magnético ao redor de um fio condutor retílineo Linhas de Força Sentido do Vetor B Direção do Vetor B Módulo do Vetor B Espira Circular Campo Magnético no centro de uma Espira Circular Linhas de Força Direção e Sentido do Vetor B Módulo do Vetor B Pólos de uma Espira Campo Magnético no interior de um solenóide retilíneo Solenóide Retilíneo Linhas de Força Direção e Sentido do Vetor B Módulo do Vetor B Força Magnética sobre cargas elétricas Representação Vetorial Regra da Mão Direita (Tapa) Regra da Mão Esquerda Módulo da Força Magnética Força Magnética sobre fio condutores Origem da força Conclusão Regra da Mão Direita (Tapa) Regra da Mão Esquerda Módulo da Força Magnética Força magnética entre fios Força magnética entre fios Indução Magnética Fluxo Magnético Através de uma Espira
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