ENSINO MÉDIO€¦ · 0,2 m, percorrido por uma corrente de 2,0 A, é imerso em um campo magnético...

FÍSICA PROF. JEAN CAVALCANTE

PROF. NELSON BEZERRA3 º ANOENSINO MÉDIO

Unidade IIIEnergia: transformação e conservaçãoAula 16.1

• Revisão e Avaliação

REVISÃO DOS CONTEÚDOS

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DefiniçõesUm ímã é definido como um objeto capaz de provocar um campo magnético à sua volta e pode ser natural ou artificial.

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Um ímã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como, por exemplo, a magnetita, e um ímã artificial é feito de um material sem propriedades magnéticas, mas que pode adquirir permanente ou instantaneamente características de um ímã natural.

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Os ímãs artificiais também são subdivididos em: permanentes, temporais ou eletroímãs.

• Um ímã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são chamados ferromagnéticos.

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• Um ímã temporal tem propriedades magnéticas apenas enquanto se encontra sob ação de outro campo magnético, os materiais que possibilitam este tipo de processo são chamados paramagnéticos.

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• Um eletroímã é um dispositivo composto de um condutor por onde circula corrente elétrica e um núcleo, normalmente de ferro. Suas características dependem da passagem de corrente pelo condutor; ao cessar a passagem de corrente cessa também a existência do campo magnético.

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Tipos de materiaisParamagnéticos: são materiais que são fracamente atraídos pelos ímãs, possuindo elétrons desemparelhados que se movem na direção do campo magnético diminuindo a sua energia.

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Tipos de materiaisFerromagnéticos: são fortemente atraídos pelos ímãs.

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Tipos de materiaisDiamagnéticos: são aqueles que são repelidos pelos ímãs. O campo magnético se alinha em direção oposta ao do ímã, causando a repulsão.

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Exemplo 1 - Um fio retilíneo, na presença de um campo de indução magnética uniforme de intensidade igual a 4,0 T, é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual a 8,0 A. Determine a intensidade da força magnética por unidade de comprimento, em N/m, que atua sobre o fio condutor sabendo que o ângulo entre a direção do vetor B e o fio condutor, percorrido pela corrente elétrica é de 37º. Use a seguinte aproximação: sen 37º = 0,60.

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PREVIEW

Resolução:F = B . i . l senθF = 4,0 . 8,0 . 1 . sen370 ↔ F = 32 . 0,6F = 19,2 N/m

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Exemplo 2 - Um condutor retilíneo de comprimento l = 0,2 m, percorrido por uma corrente de 2,0 A, é imerso em um campo magnético uniforme de indução B =2,0x10-4 T. Determine a intensidade da força magnética que atua sobre o condutor, nos seguintes casos:a) O condutor é disposto paralelamente às linhas de

indução do campo;b) O condutor é disposto perpendicularmente às linhas de

indução do campo.

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Solução:a) Nesse caso o valor da força é zero.

b) F = B . i . l F = 2,0 . 10-4 . 2,0 . 0,2 F = 0,8 . 10-4

F = 8,0 . 10-5 N

PREVIEWREVISÃO 1

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Campo magnético produzido por um fio percorrido por uma corrente elétricaUm fio retilíneo percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético ao seu redor. As linhas de campo magnético produzidas pelo fio retilíneo são circunferências concêntricas perpendiculares ao fio.

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O sentido desse campo magnético pode ser determinado por uma regra prática: a regra da mão direita. Ela funciona da seguinte forma: posicione o polegar de sua mão direita no mesmo sentido da corrente elétrica e gire a mão tendo o polegar como eixo, os outros dedos indicam o sentido do vetor campo magnético.

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Caracterizando o módulo, direção e sentido do vetor campo magnético em um fio retilíneo e longo tem-se:Módulo:

2 . π . rμ . i

B =

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Onde:B é o módulo do vetor campo magnético;μ é a constante de permeabilidade magnética do meio;i é a intensidade da corrente elétrica, dada em ampères (A) no SI;r é a distância entre o fio e o ponto em que se quer determinar B, dada em metros (m) no SI.

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A unidade de medida do campo magnético no Sistema Internacional de unidades SI é o Tesla (T), em homenagem ao notório físico austríaco Nikola Tesla (1856 - 1943).

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O valor da constante de permeabilidade magnética depende do meio onde o fio está inserido, seu valor para o vácuo é:

U = 4 . π . 10-7 T . m/A

• Direção: tangente à circunferência concêntrica e perpendicular ao fio.

• Sentido: dado pela regra da mão direita.

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Exemplos:Exemplo 1 – Um fio condutor reto e longo é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10A . Determine a intensidade e o sentido do vetor indução magnética num ponto P, localizado a 20 cm do condutor. (use μ0 = 4π.10-7 T.m/A).

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Solução:O sentido do campo é dado pela regra da mão direita. Entrando no plano da cartela.

PREVIEWREVISÃO 2

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PREVIEW

2π . R 0,42π . 0,2μ . i 40 . 10-74π . 10-7 . 10B = B = B = 10,0 . 10-6 TB =↔ ↔ ↔

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Exemplo 2 – Marque a alternativa que melhor representa o vetor indução magnética B no ponto P, gerado pela corrente elétrica que percorre o condutor retilíneo da figura abaixo.

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a) c)

d)

e)

b)

B

B

B

B

B

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PREVIEW

Solução:Pela regra da mão direita: letra A

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Campo magnético em uma espira circular:Spira, em latim, remete a algo que se enrola.Por isso um fio enrolado é chamado de espira, independentemente de seu formato (retangular ou circular).

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Para o cálculo do campo magnético, importa apenas a espira circular, cujo campo magnético produzido em seu centro é mais facilmente calculado.

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Assim como para o fio retilíneo, a orientação do vetor campo magnético é dada pela regra da mão direita, com o polegar seguindo o sentido da corrente elétrica e os outros dedos indicando o sentido do campo magnético.

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As características do campo magnético numa espira são:Módulo:

Onde:B é o módulo do vetor campo magnético, dado em teslas (T) no SI.μ é a constante de permeabilidade magnética do meio; no vácuo, ela vale, μ0 = 4π . 10-7 T.m/A;

2 . Rμ . i

B =

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i é a intensidade de corrente elétrica, dada em ampères (A) no SI;R é o raio da espira, dado em metros (m) no SI.

• Direção: perpendicular ao plano da espira.

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• Sentido: dado pela regra da mão direita.

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Exemplo 3:Considere uma espira circular que tenha 10 cm de raio, imersa no vácuo, sendo percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i = 20 A. Qual o módulo, direção e sentido do campo magnético que passa pelo centro da espira?

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SoluçãoMódulo:

2 . R

2 . 10 . 10-2

μ . i

4 . π . 10-7 . 20

B =

B =

B = 4,0π . 10-5T

PREVIEWREVISÃO 2

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PREVIEW

• Direção: perpendicular ao plano que contém a espira.

• Sentido: pela regra da mão direita - entrando no plano da folha.

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