CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR CORRENTE

CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR CORRENTE

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Seja uma corrente elétrica de intensidade i atravessando um condutor retilíneo. Suponhamos que esse condutor seja atravessado por um cartão, colocado perpendicularmente a ele. Colocando limalha de ferro sobre o cartão, essa limalha se orientará no campo magnético segundo as linhas de indução magnética do campo. Observamos que a limalha de ferro se distribui segundo circunferências concêntricas, cujo centro está no próprio condutor. Isso mostra que as linhas de indução magnéticas do campo magnético criado pelo condutor retilíneo são circunferências concêntricas, com o centro no próprio condutor.

CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM FIO PERCORRIDO POR CORRENTE


• Em cada ponto do campo o vetor B é perpendicular ao plano definido pelo ponto e o fio.

• As linhas de indução magnética são circunferências concêntricas com o fio.


O sentido das linhas de indução é dado pela regra da mão direita: segurando-se o condutor com a mão direita de modo que o polegar fique apontado no sentido da corrente, os demais dedos semidobrados em torno do fio, dão o sentido do vetor indução magnética B e das linhas de indução. Os quatro dedos indicam o norte magnético. A figura mostra como se orienta uma agulha magnética colocada num ponto do campo gerado pelo condutor.

B



O vetor indução magnética ( B ) é tangente à linha de indução magnética:


Visto em perspectiva Visto de cima Visto frontal

Grandeza orientada do plano para o observador (saindo do plano)

Grandeza orientada do observador para o plano (entrando no plano)


diB o

.2

Onde:B: módulo do vetor campo magnético (T-Tesla)i: corrente elétrica ( A) d: distância perpendicular entre o fio condutor e o ponto P onde se encontra o vetor campo magnético (m)0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7 T.m/A

INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICOwww.fisicaatual.com.br

CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR

Envolvendo-se o fio com a mão direita, de modo que o polegar fique no sentido da corrente, os demais dedos, semidobrados, fornecem o sentido das linha de indução.


Se estiver orientado para o leitor “saindo do papel”, o vetor é representado por um círculo com um ponto no centro, como se sua ponta fosse vista saindo do papel.

Se estiver em sentido oposto, “entrando no papel”, o vetor é representado por um círculo com um X no centro, como se sua “cauda” fosse vista entrando no papel.


RiB o

2

Onde:B: módulo do vetor campo magnético no centro da espira (T)i: corrente elétrica ( A)

R: raio da espira (m)0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7 T.m/A

INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICO

n

RinB

2.

Em “n” espiras justapostas de modo a constituírem uma bobina chata, a intensidade do vetor indução magnética B no centro é dada por:


É o nome que se dá a um condutor longo e enrolado de modo a formar um tubo constituído de espiras igualmente espaçadas.

CAMPO MAGNÉTICO DE UM SOLENÓIDE


http://museu.fis.uc.pt/143ig.htm

O solenóide se comporta como um ímã, no qual o pólo sul é o lado por onde “entram” as linhas de indução e o lado norte,

o lado por onde “saem” as linhas de indução.


Para determinar o sentido das linhas de indução no interior do solenóide, podemos usar novamente a regra da mão direita.

i i

i i i i


limalha de ferro representação


Onde:B: módulo do vetor campo magnético (T)i: corrente elétrica ( A) N: nº de espirasL: comprimento do solenóide (m)0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7 T.m/A

LiNB o

.

INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICO www.fisicaatual.com.br

Os eletroímãs são constituídos por uma barra de ferro, ao redor da qual é enrolado um condutor. Quando passa corrente pelo condutor, ela produz um campo magnético; e a barra de ferro, ficando em um campo magnético, se imanta. Podemos saber onde aparece o polo norte aplicando, por exemplo, a regra do saca-rolhas.

O uso de eletroímãs oferece várias vantagens: 1a) se quisermos inverter os polos, basta invertermos o sentido da corrente; 2a) é somente a imantação por corrente elétrica que nos fornece ímãs muito possantes; 3a) podemos usar uma barra de ferro doce (ferro puro), que tem a propriedade de só se imantar enquanto estiver passando a corrente; e se neutraliza logo que a corrente é desligada. Assim, temos um ímã que só funciona quando queremos. (Nota: o aço, ao contrário, permanece imantado mesmo quando cessa a causa da imantação).

www.fisicaatual.com.brELETROÍMÃS

Ao ligar a chave do circuito, a corrente elétrica que é fornecida pela pilha passa pelo fio metálico e chega até a chapa de metal. A parte horizontal da chapa pode se mover para cima e para baixo. A campainha é feita de algum tipo de vareta metálica ou mesmo fio de cobre de espessura maior que o do fio metálico. Inicialmente a campainha está faceando a chapa metálica de modo a permitir que a corrente elétrica passe por ela e chegue ao eletroímã. A corrente ao chegar ao eletroímã, cria um campo magnético. Esse, por sua vez, atrai a chapa metálica para baixo. Nesse momento, a chapa metálica desencosta da campainha e o circuito é interrompido. Com o circuito interrompido, não há mais corrente no eletroímã. Dessa forma, o campo magnético que foi criado pelo eletroímã cessa e a força que atrai a chapa metálica também cessa e esta tende a voltar à posição inicial. Ao voltar à posição inicial, a chapa metálica “bate” contra a campainha e provoca um som. O circuito é novamente fechado fazendo com que a campainha fique em funcionamento até que a chave liga-desliga seja desligada.

www.fisicaatual.com.brCAMPAINHA

http://www.cienciamao.usp.br/dados/pmd/_pmd2005_0404.1.zoom.jpg

eletroímã mola

contato móvel

Contato fixo

contato fixo i

i

i

Um disjuntor básico consiste de um simples interruptor, conectado a uma lâmina bimetálica ou a um eletroímã.

A corrente elétrica magnetiza o eletroímã. O aumento da corrente aumenta a força magnética exercida pelo eletroímã no contato móvel. Quando a corrente chega a uma intensidade de risco, o eletroímã o atrai. Quando a corrente diminui de intensidade, a força magnética do eletroímã diminui e a mola trás o contato móvel de volta a sua posição encostada nos contatos fixos. A corrente volta a fluir.

www.fisicaatual.com.brDISJUNTOR

Quase todas as TVs em uso atualmente contam com um aparelho conhecido como tubo de raio catódico, ou CRT, para exibir suas imagens. Em um tubo de raio catódico, o “cátodo” é um filamento aquecido (não diferente do filamento em uma lâmpada normal). O filamento aquecido está em um vácuo criado dentro de um “tubo” de vidro. O “raio” é um fluxo de elétrons que naturalmente saem do catodo aquecido para o vácuo. Os elétrons são negativos. O ânodo é positivo. Por essa razão, ele atrai os elétrons do cátodo. Em um tubo de raios catódicos de TV, o fluxo de elétrons é focalizado formando um raio (ou feixe) concentrado e acelerado por um dispositivo de aceleração localizado logo após o cátodo. Esse feixe de elétrons acelerados viaja pelo vácuo no tubo e atinge a tela plana na outra extremidade do tubo. Essa tela é revestida de fósforo e brilha quando atingida pelo feixe. . Há um cátodo e um par (ou mais) de ânodos, uma tela revestida de fósforo e um revestimento condutivo dentro do tubo para absorver os elétrons que se acumulam na extremidade da tela do tubo.

www.fisicaatual.com.brTELEVISÃO

Entretanto, o feixe de elétrons sempre iria parar em um ponto pequeno bem no centro da tela. Eles são direcionados para pontos diferentes da tela pelas bobinas de direcionamento. Elas são simplesmente enrolamentos de cobre. Essas bobinas são capazes de criar campos magnéticos dentro do tubo e os feixes de elétrons respondem aos campos. Um conjunto de bobinas cria um campo magnético que move o feixe de elétrons verticalmente, ao passo que outro conjunto move o feixe horizontalmente. Controlando a tensão das bobinas, pode-se posicionar o feixe de elétrons em qualquer ponto da tela.


O fósforo reveste o interior da tela. Quando os feixes de elétrons atingem o fósforo, ele faz a tela brilhar. Em uma TV preto e branco, o fósforo brilha branco quando atingido. Em uma TV colorida, existem três fósforos organizados como pontos e linhas que emitem luz vermelha, verde e azul e, também, três feixes de elétrons para iluminar as três cores diferentes juntas. Há milhares de fósforos diferentes formulados. Eles são caracterizados pela emissão de cor e pelo tempo de duração da emissão depois que são excitados. Em uma TV preto e branco, a tela é revestida com fósforo branco e os feixes de elétrons "pintam" uma imagem na tela movimentando os feixes de elétrons através do fósforo uma linha por vez. Para pintar a tela inteira, os circuitos eletrônicos dentro da TV usam bobinas magnéticas para mover os feixes de elétrons em um padrão de escaneamento, através e para baixo da tela. O feixe pinta uma linha através da tela, da esquerda para a direita. Ele então rapidamente segue de volta (e para baixo) para o lado esquerdo, move-se rapidamente para a direita e pinta outra linha horizontal, e assim por diante, por toda a tela, deste modo:

Nessa figura, as linhas azuis representam linhas que os feixes de elétrons estão pintando na tela da esquerda para a direita, ao passo que o tracejado de linhas vermelhas representa os feixes viajando de volta para a esquerda. Quando o feixe alcança o lado direito da linha inferior, ele tem que voltar para o canto esquerdo superior da tela, como representado pela linha verde na figura. Quando o feixe está pintando, está ligado, e quando está voltando, está desligado, para que não deixe uma trilha na tela. Como o espaço entre as linhas é muito curto, o cérebro integra todas como uma única imagem. Uma tela de TV normalmente tem 480 linhas visíveis de cima até embaixo.

Na parte posterior do painel de LCD há uma fonte de luz que fica constantemente emitindo luz branca. A seguir, encontramos uma peça de material translúcido que difunde a luz, podendo ser de vidro ou plástico. Nessa peça existem eletrodos que correspondem aos pontos de imagem e que vão aplicar o sinal elétrico ao cristal líquido que vem em seguida.

LCD significa Liquid Crystal Display ou Display de Cristal Líquido. Para compreender como essa tecnologia funciona vamos imaginar (em corte), um ponto de uma tela que corresponde à reprodução de um ponto de imagem ou 1 pixel (picture element).

www.fisicaatual.com.brLCD

O cristal líquido é uma substância com propriedades elétricas especiais, uma vez que sua transparência pode ser controlada por um campo elétrico. Ele é formado por moléculas que se posicionam de forma que a luz possa passar através delas, o que torna o material transparente em condições normais:

Quando aplicamos uma tensão elétrica através dos eletrodos, o campo elétrico criado gira as moléculas de modo que elas impeçam a passagem da luz. Dessa forma, podemos comparar o cristal líquido a uma espécie de persiana que pode ter a passagem da luz controlada por um sinal elétrico. O sinal é aplicado pelos “disparadores” que abrem e fecham então cada região do LCD de modo que a luz passe ou seja bloqueada. Para cada ponto de imagem (pixel) temos assim três aberturas para a passagem da luz, controladas por disparadores ou circuitos elétricos, que correspondem às cores básicas RGB (red-green-blue). Como a luz que passa através de cada um dos disparadores ou subpixel é branca, é colocado na frente de cada uma deles um filtro correspondente ao ponto da cor que deve compor o pixel. Desse ponto passa, então, a luz correspondente a cada ponto da imagem que será visualizada pela pessoa que se encontrar na parte da frente do display. O LCD é suficientemente rápido para permitir a reprodução de imagens de TV e como se necessita de muito pouca energia para controlar os disparadores, o consumo do sistema é relativamente baixo.


Esse tipo de alto-falante consiste basicamente de um cone (o diafragma) circular ou elíptico de pouco peso, geralmente de papelão, e de um conjunto de bobina e ímã. O diafragma fica preso no chassi de metal por meio de um sistema de suspensão localizado ao redor de sua borda externa. Na parte central do cone, fica a bobina, posicionada entre os pólos de um ímã permanente. Ao enrolamento da bobina ligam-se os fios de saída do amplificador. Quando os sinais elétricos provenientes do amplificador passam pela bobina, produzem nela um campo magnético que varia de acordo com as vibrações de sinais. Como a bobina está sob a influência magnética do ímã permanente, ela passa a vibrar, fazendo vibrar também o cone. A vibração transmite-se ao ar, sob a forma de ondas sonoras. Assim, o som produzido pelo alto-falante nada mais é do que a turbulência ritmada do ar provocada pela vibração do diafragma.

www.fisicaatual.com.brAUTO FALANTE

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CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR CORRENTE