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FÍSICA
Professor: Alexandre Vicentini
Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)
Curso Pré-Vestibular
23o Dia
(10/09/2019)
Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)
Curso Pré-Vestibular
Eletromagnetismo
Eletromagnetismo
O eletromagnetismo é a área da física que estuda a relação existente
entre magnetismo e eletricidade.
Figura 1
Eletromagnetismo
Desde a antiguidade se conhecia um
mineral, hoje denominado magnetita,
composto basicamente por óxido de ferro
(Fe3O4) que possuía propriedade de atrair
alguns minerais como o ferro, o níquel e o
cobalto e pedras de óxidos de ferro e que
são denominadas de imãs naturais.
Figura 2
Ímãs
As regiões de um ímã em que as
ações magnéticas são mais
intensas denominam-se polos
magnéticos.
Os imãs possuem dois polos, o Polo
Norte e o Polo Sul.
Polos magnéticos de mesmo
nome se repelem e polos
magnéticos de nomes diferentesse atraem.
Figura 3
Ímãs
Dois polos magnéticos se atraem ou se repelem na razão inversa do
quadrado da distância que os separa.
Figura 4
Magnetismo Terrestre
A Terra possui campo magnético (campo magnético terrestre).
Esse campo magnético terrestre impede a entrada de partículas com
alta velocidade vindas do Sol (vento solar).
O polo norte magnético da agulha de uma bússola aponta para o polo
norte geográfico. Da mesma forma, no polo sul geográfico existe um
polo norte magnético.
Figura 5
Ímãs
A experiência mostra que é impossível separar os polos magnéticos de
um ímã.
Isso significa que é impossível conseguir um pedaço de ímã que tenha só
o polo norte magnético ou só o polo sul magnético.
De fato, quando dividimos um ímã ao meio, obtemos dois outros ímãs,
cada um com seus próprios polos norte e sul.
Figura 6
Campo Magnético
O campo magnético de um ímã é
descrito por um vetor.
Esse vetor é denominado vetor
indução magnética e simbolizado
por 𝐁.
Na região externa a um ímã, as
linhas de indução orientam-se do
polo norte para o polo sul e na
região interna ocorre o contrário.
As linhas de indução (em azul)
não podem se cruzar.
Figura 7
Campo Magnético Uniforme
Campo magnético uniforme é aquele em que o vetor indução
magnética B tem o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo
sentido em todos os pontos do meio
Figura 8
Outra representação de um Campo
Magnético
Figura 9
Ação do campo magnético
sobre
cargas elétricas
Ação do campo magnético sobre
cargas elétricas Elétrons, prótons e outros portadores de carga elétrica em movimento,
podem interagir com campos magnéticos.
A força magnética sobre essa partícula ou portador de carga é dada
por.
Fm= tensão [V]
q = resistência elétrica [Ω]
𝑣 = corrente elétrica [A]
B = corrente elétrica [A]
Fm= q 𝑣 B sin θ
Figura 10
Regra da mão esquerda
Se a carga for negativa, inverte-se o sentido da força.
Figura 11
Regra da mão direita
Se a carga for negativa, inverte-se o sentido da força.
Figura 12
Ação do campo magnético sobre
cargas elétricas Partícula lançada paralelamente às linhas de indução magnética do
campo.
Nessa situação, a força magnética é nula e a carga descreve um MRU.
Fm= 0
Figura 13
θ = 0 sin θ = 0
Ação do campo magnético sobre
cargas elétricas Partícula lançada perpendicularmente às linhas de indução magnética
do campo.
Nessa situação, a força magnética é máxima e a carga descreve um
MCU de raio R
Fm= q 𝑣 B
θ = 900 sin900 = 1
Força Magnética = Força Centrípeta Figura 14
Ação do campo magnético sobre
cargas elétricas Partícula lançada perpendicularmente às linhas de indução magnética
do campo.
Nessa situação, a força magnética é máxima e a carga descreve um
MCU de raio R
R = 𝑚 𝑣
q B
Figura 14
T = 2 𝜋 𝑚
q B
R = raio da trajetória [m]
q = carga [C]
T = período [s]
m = massa [kg]
Ação do campo magnético sobre
cargas elétricas Partícula lançada obliquamente às linhas de indução magnética do
campo.
Nessa situação a carga descreve um movimento helicoidal uniforme.
Figura 15
Efeito Hall
Em 1879, o físico norte-americano
Edwin Hall (1855-1938) realizou um
experimento para descobrir o sinal,
positivo ou negativo, da carga das
partículas que constituem a corrente
elétrica em um condutor qualquer.
A conclusão experimental de que νP é
maior que νQ revela-nos que os
portadores têm carga positiva. Se,
porém, concluirmos que νP é menor
que νQ, saberemos que os portadores
têm carga negativa.
Figura 16
Campo magnético gerado por um fio
retilíneo muito longo (infinito)
Figura 17
A experiência de Oersted
Foi no ínicio do século XIX (em 1820) que o físico dinamarquês Hans
Christian Oersted (1777-1851) descobriu, através de um experimento que
realizou, que um fio retílineo conduzindo corrente elétrica gera ao seu
redor um campo de indução magnética.
Figura 18
A experiência de Oersted
Foi no ínicio do século XIX (em 1820) que o físico dinamarquês Hans
Christian Oersted (1777-1851) descobriu, através de um experimento que
realizou, que um fio retílineo conduzindo corrente elétrica gera ao seu
redor um campo de indução magnética.
Figura 19
Força Magnética sobre um condutor retilíneo
imerso num campo magnético uniforme
F = B . i . L . sin θ
B = intensidade do campo magnético [T]
L = comprimento do fio [m]
𝑖 = corrente elétrica [A]
θ = ângulo em B e i [m]
Figura 21
Força Magnética entre Condutores Retilíneos
Paralelos
F = μ. . i1. i2. L
2𝜋𝑑
i1= corrente elétrica no condutor 1 [A]
i2= corrente elétrica no condutor 2 [A]
d = distância entre os fios [m]
F = força magnética [N]
μ = permeabilidade magnética do meio [Tm/A]
L = comprimento dos fios [m]
Figura 22
A lei de Ampère
A lei de Ampère
No eletromagnetismo clássico, a lei de Ampère permite calcular o
campo magnético a partir de uma distribuição de densidade de
corrente elétrica.
B = μ i
2 π r
B = intensidade do campo magnético [T]
μ = permeabilidade magnética do meio [Tm/A]
𝑖 = corrente elétrica [A]
r = distancia do fio até o ponto [m]
Para o vácuo → 𝛍𝟎= 4.𝝅. 𝟏𝟎−𝟕 Tm/A
Figura 23
A lei de Ampère
B = 𝜇0 . 𝑖
2 R
B = campo magnético [T]
𝜇0 = permeabilidade magnética do meio [Tm/A]
𝑖 = corrente elétrica [A]
R = raio da espira [m]
N = numerode espiras
B = N . 𝜇0 . 𝑖
2 R
Figura 24
Figura 25
A lei de Lenz
A lei de Lenz
Segundo a lei de Lenz, o sentido da corrente é o oposto da variação do
campo magnético que lhe deu origem.
Figura 26
Campo magnético gerado
por um solenoide/bobina
Figura 27
B = N . 𝜇 . 𝑖
l
B = campo magnético [T]
𝜇 = permeabilidade magnética
do meio [Tm/A]
𝑖 = corrente elétrica [A]
𝑙 = comprimento da bobina [m]
N = número de espiras
B = n . 𝜇 . 𝑖
n = N
l
Fluxo Magnético
Fluxo Magnético
∅ = B A cos θ
∅ = tensão elétrica [Wb]
B = campo magnético [T]
A = área [m2]
θ = ângulo entre 𝐁 e 𝐍 [A]
Figura 28
Fluxo Magnético
𝑎) ∅ = 0
b) ∅= B A cos θ
c) ∅ = B A
Figura 29
Lei de Lenz
Lei de Lenz
A corrente induzida surge em um sentido tal que produz um fluxo
induzido em oposição à variação do fluxo indutor que lhe deu origem.
Figura 30
Lei de Faraday
O módulo da força eletromotriz induzida (ou força contraeletromotriz)
num circuito é igual à razão entre a variação do fluxo magnético nessecircuito, pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre l
ε𝑚= −∆∅
∆t
Figura 32
ε𝑚= força eletromotriz induzida [V]
∆∅ = variação do fluxo magnético [Wb]
∆t = intervalo de tempo [s]
N = número de espiras v = velocidade [m/s]
ε𝑚= −N∆∅
∆t
ε𝑚= B . l . v
Figura 31
Transformador de tensão
Transformador de tensão
A função de um transformador é aumentar ou diminuir a diferença de
potencial, tensão ou voltagem.
Figura 35
U1= tensão no primário [V]
I1= corrente no primário [A]
U2 = tensão no secundário [V]
I2 = corrente no secundário [A]
U1. I1= U2. I2
U1
N1=
U2
N2
N1= número de espiras no primário
N2 = número de espiras no secundário
Figura 35
Obrigado
Referências
Referências
Figura 1: https://slideplayer.com.br/slide/3063071/
Figura 2: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 3: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 4: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 5: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 6: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 7: https://www.alfaconnection.pro.br/fisica/eletromagnetismo/campo-
magnetico/imas/
Referências
Figura 8: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 9: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 10: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 11: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 12: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 13: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 14: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 15: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 16: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 17: https://donaatraente.wordpress.com/enquadramento-teorico/campo-magnetico/regras-para-determinar-o-sentido-do-campo-magnetico/
Figura 18: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 19: http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/experimento-de-oersted.html
Figura 20: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 21: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 22: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9897.htm
Figura 23: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 24: http://magnetismonaweb.blogspot.com/2012/11/campo-magnetico-no-centro-
de-uma-espira.html
Figura 25: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 26: http://www.fisicavivencial.pro.br/sites/default/files/sf/314SF/05_teoria.htm
Figura 27: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 28: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 29: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 30: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 31: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 32: http://www.fisicavivencial.pro.br/sites/default/files/sf/315SF/05_teoria_frame.htm
Figura 33: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 34: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 35: http://fisicaevestibular.com.br/novo/
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