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* * Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA Ensino Médio, 3ª Série CAMPO MAGNÉTICO * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético APRESENTAÇÃO Neste tópico, introduziremos o conceito de campo magnético e discutiremos as características do vetor indução magnética. Definiremos as linhas de indução e estudaremos o campo magnético dos ímãs. Falaremos da histórica experiência de Oersted que servirá de suporte para o estudo de campos magnéticos gerados por correntes elétricas. Ao final, discutiremos o campo magnético terrestre. * * Que coisa!!! Trens que flutuam nos trilhos: como isso é possível? FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Ímãs são corpos que apresentam fenômenos notáveis, denominados fenômenos magnéticos, sendo os principais: 1. Atraem fragmentos de ferro (limalha). No caso de um ímã em forma de barra, os fragmentos de ferro aderem às extremidades, que são denominadas polo de ímã (1). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 2. Quando suspensos, de modo que possam girar livremente, orientam-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do lugar. Polo norte (N) do ímã é a região que se volta para o norte geográfico e polo sul (S), a que se volta para o sul geográfico (2). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 3. Exercem entre sí forças de atração ou de repulsão, conforme a posição em que são postos em presença um do outro. A experiência mostra que polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes contrários se atraem (3). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 4. Cortando-se um ímã transversalmente, cada parte constitui um ímã completo. É a inseparabilidade dos polos de um ímã (4). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Campo Magnético Campo Magnético é toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em torno de um imã, nesse caso devido a particulares movimentos que os elétrons executam no interior dos seus átomos. A fim de se caracterizar a ação do campo, associa-se a cada ponto do mesmo um vetor, denominado vetor indução magnética e indicado por B. Uma agulha magnética colocada num ponto do campo orienta-se na direção do vetor B daquele ponto. A unidade da intensidade do vetor B denomina-se tesla (T) no Sistema Internacional (5). * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Linha de indução é toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vetor B e orientada no seu sentido. As linhas de indução saem do polo norte e chegam ao polo sul (6). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME É aquele no qual, em todos os pontos, o vetor B tem a mesma direção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. As linhas de indução de um campo magnético uniforme são retas paralelas igualmente espaçadas e igualmente orientadas (7). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * Experiência de Oersted Em 1820, Oersted descobriu que a passagem da corrente elétrica por um fio condutor produz campo magnético. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR O vetor indução magnética B no centro O da espira tem as seguintes características (8): . direção: perpendicular ao plano da espira. . sentido: determinado pela regra da mão direita n° 1. . intensidade: * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético A constante de proporcionalidade µ0 é a permeabilidade magnética do vácuo. No Sistema Internacional, ela vale (9): Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Justapondo-se N espirais iguais, temos a denominada bobina chata, onde a intensidade de B no centro vale (10): * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO DE UM CONDUTOR RETILÍNEO O vetor de indução magnética B num ponto P, à distância r do fio, tem as seguintes características (11): • direção: tangente à linha de indução que passa pelo ponto P. • sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1. • intensidade: Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO NO INTERIOR DE UM SOLENOIDE No interior do solenoide, o vetor de indução magnética B tem as seguintes características (12): • direção: do eixo geométrico do solenoide. • sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1. • intensidade: em que representa a densidade linear de espiras. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Polaridade de uma espiral e de um solenoide (13) Polo norte: se a corrente for vista no sentido anti-horário. Polo sul: se a corrente for vista no sentido horário. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Vimos no slide 05, que um ímã suspenso pelo seu centro de gravidade, orienta-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do local. Isso significa que existe um campo magnético criado pela Terra, na direção do qual o ímã suspenso se orienta. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * Em seu livro “De Magnete”, publicado em 1600, William Gilbert (1544-1603), explicando a orientação que as bússolas adquirem, afirma que “o próprio globo terrestre é um grande ímã”. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * De fato, podemos associar a Terra a um grande ímã, com o polo sul magnético, aproximadamente, no polo norte geográfico e o polo norte magnético, aproximadamente, no polo sul geográfico. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * Importância do CMT na proteção do vento solar FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Imagem: NASA / Public Domain. * * O CMT também é usado para o processo de telecomunicações, sendo fundamental no processo de rota de navegação de alguns animais (tartarugas, albatrozes, bactérias, etc.) FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * Vamos praticar? 01 (PUC–MG). A figura mostra o nascer do Sol. Dos pontos A, B, C e D, qual deles indica o Sul geográfico? a) A. b) B. c) C. d) D. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. * * 02 (Unirio). Assinale a opção que apresenta a afirmativa correta, a respeito de fenômenos eletromagnéticos: a) é possível isolar os polos de um imã. b) imantar um corpo é fornecer elétrons a um de seus polos e prótons ao outro. c) ao redor de qualquer carga elétrica, existe um campo elétrico e um campo magnético. d) cargas elétricas, em movimento, geram um campo magnético. e) as propriedades magnéticas de um ímã de aço aumentam com a temperatura. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * 03 (FEI–SP). Um fio de cobre, reto e extenso, é percorrido por uma corrente i =1,5A. Qual é a intensidade do vetor campo magnético, originadoem um ponto à distancia r = 0,25 m do fio? Dado: µ0 = 4 .10–7T.m/A a) 10–6T. b) 0,6 . 10–6T. c) 1,2 . 10–6T. d) 2,4 . 10–6T. e) 2,4 . 10–6T. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * E os trens, como flutuam? Os trens Maglev utilizam o magnetismo para flutuar sobre suas vias. Impulsionados por ímãs ou eletroímãs, eles se deslocam num colchão de ar, de modo que são eliminados os atritos de escorregamento e rolamento. A ausência de atrito e o perfil aerodinâmico do trem permitem que ele atinja velocidades elevadas. FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * Sugestão de leitura: Texto de Carlos Alberto dos Santos que trata das aplicações tecnológicas dos materiais supercondutores. Disponível em http://cienciahoje.uol.com.br/colunasdo-laboratorio-para-a-fabrica/negocios-quentes-para-materiais-frios (Acesso em abril de 2010). FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético * * Tabela de Imagens * *
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