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B

TC DE FSICA No 5 3 SRIE / ENSINO MDIO

PROFESSOR

Edney Melo

ALUNO(A): N

TURMA: TURNO: DATA: / /

COLGIO:

OSG 4482/05

TC DE FSICA No 5

3 SRIE / ENSINO MDIO

Fora Magntica sobre Condutores

Retilneos

INCLUDEPICTURE "http://www.cocemsuacasa.com.br/ebook/pages/images/dot.gif" \* MERGEFORMATINET Na aula anterior, pudemos observar que uma partcula dotada de carga eltrica, em movimento num campo magntico, pode sofrer ao de uma fora magntica. Estudemos agora o que acontece com um fio metlico retilneo, percorrido por corrente eltrica, quando imerso em um campo magntico.

Por ser um condutor de 1 classe, a corrente eltrica constituda pelo movimento ordenado dos eltrons-livres e, assim, sobre cada um deles atua uma fora magntica, quando o fio no se encontra paralelo s linhas de induo magntica do campo.

Essa fora magntica sobre os eltrons tem sentido determinado pela regra da mo esquerda ou do tapa, conforme mostra a figura abaixo.

Se, ao invs de cargas negativas, a corrente eltrica fosse constituda de cargas positivas, movendo-se no sentido convencional da corrente, o resultado seria o mesmo (figura abaixo).

Para facilitar o estudo, vamos supor o condutor sendo percorrido por corrente constituda por cargas elementares positivas. Vejamos o caso em que um condutor retilneo de comprimento (, percorrido por corrente eltrica i, encontra-se imerso em um campo magntico uniforme , de modo a formar ngulo ( com as linhas de induo do campo

B

.

Sobre cada partcula portadora de carga eltrica elementar +e, que constitui a corrente eltrica, atua uma fora eltrica

f

r

e, assim, ao longo do condutor, teremos inmeras foras

f

r

.

Dessa forma, o condutor estar sujeito ao de uma fora magntica

F

, que a resultante de todas essas foras sobre cada partcula, foras estas que agem como que tentando retirar, pela lateral do condutor, as partculas que constituem a corrente eltrica, conforme indica a figura abaixo:

Considere os seguintes elementos:

( (t intervalo de tempo para que uma carga elementar se desloque de uma extremidade outra do condutor.

( v =

l

D

t

velocidade mdia dessa carga elementar ao longo do condutor.

( (Q = n . e quantidade de cargas elementares em todo o comprimento do condutor.

Como em cada carga elementar a fora magntica tem intensidade f = e . v . B sen(, mesma direo e mesmo sentido que nas demais, a resultante de todas elas tem intensidade:

F = n . f ( F = n . e . v . B . sen (

F = (Q .

l

D

t

. B . sen ( ( F = B .

D

D

Q

t

. ( . sen (

e como a corrente eltrica no condutor tem intensidade i =

D

D

Q

t

, a fora que age no condutor : F = B . i . ( . sen (

Essa fora magntica tem:

Direo: perpendicular ao plano determinado pelo condutor e pelo vetor induo magntica

B

, ou seja, perpendicular ao condutor e ao vetor

B

.

Sentido: dado pela regra da mo esquerda ou do tapa, substituindo-se a velocidade

v

pela corrente eltrica i, conforme mostram as figuras a seguir.

Fora Magntica entre Condutores

Retilneos Paralelos

Vejamos o caso em que temos dois condutores retilneos e paralelos percorridos por correntes eltricas.

Cada um dos condutores est imerso no campo magntico originado pela corrente eltrica que percorre o outro condutor e, dessa forma, fica sujeito a uma fora magntica, como mostram as figuras a seguir.

Nelas percebemos que a corrente i1 origina no local do condutor 2 e ao longo deste um campo

B

1

, de modo que a fora sobre esse condutor : F = B1 . i2 . ( . sen 90o, pois o ngulo entre

B

1

e i2 90o, logo, F = B1 . i2 . (.

Acontece que o campo

B

1

tem intensidade

dada por:

B

1

=

m

p

.

.

i

d

1

2

e dessa forma, a fora no condutor :

F1 =

m

p

.

.

.

.

i

i

d

1

2

2

l

Do mesmo modo, demonstra-se que a fora sobre o condutor 1 tem essa mesma intensidade, devido ao campo originado pela corrente i2.

Apesar de as foras entre os condutores terem a mesma direo e intensidade, e de seus sentidos serem contrrios, elas no so de ao e reao.

Quando as correntes nos condutores tm mesmo sentido, a fora entre eles de aproximao e quando as correntes tm sentidos contrrios, a fora entre eles de afastamento.

Resumo

Fora Magntica sobre Condutores Retilneos

Sobre o condutor retilneo, percorrido por corrente eltrica de intensidade i, formando ngulo ( com o vetor

B

do campo magntico uniforme, atua uma fora magntica

F

que tem:

Direo: perpendicular ao plano determinado pelas direes do condutor e de

B

.

Sentido: dado pela regra da mo esquerda ou regra do tapa.

Intensidade: F = B . i . ( . sen (

Fora Magntica entre Condutores

Direo: perpendicular aos condutores e contida no plano determinado por eles.

Sentido:

( de atrao (correntes no mesmo sentido).

( de repulso (correntes em sentidos opostos).

Intensidade: F =

m

p

.

.

.

.

i

i

d

1

2

2

l

Exerccios Bsicos

1.(UFRGS-RS) Um segmento retilneo de fio conduz uma corrente eltrica i, em uma regio onde existe um campo magntico uniforme B vetorial. Devido a este campo magntico, o fio fica sob o efeito de uma fora de mdulo F, cuja direo perpendicular ao fio e direo B.

Se duplicarmos as intensidades do campo magntico e da corrente eltrica, mantendo inalterados todos os demais fatores, a fora exercida sobre o fio passar a ter mdulo.

a)8F

b)4F

c)F

d)F/4

e)F/8

2.(MACKENZIE-SP) Um fio metlico retilneo, de massa 50g e comprimento MN = 50cm, suspenso por um dinammetro D de massa desprezvel e mantido em equilbrio, na direo horizontal, numa regio onde existe um campo de induo magntica uniforme B de intensidade 0,040 T. Se o fio se encontra perpendicularmente s linhas de induo, quando a intensidade da corrente eltrica indicada na figura 20A, o dinammetro assinala:

Adote g = 10m/s2.

a)1 x 101 N.

b)2 x 101 N.

c)4 x 101 N.

d)5 x 101 N.

e)9 x 101 N.

3.(UFPE) Um segmento de fio reto, de densidade linear 7 x 102 kg/m, encontra-se em repouso sobre uma mesa, na presena de um campo magntico horizontal, uniforme, perpendicular ao fio e de mdulo 20T, conforme a figura a seguir. Determine a maior corrente, em mA, que pode passar no fio, no sentido indicado na figura, sem que o fio perca contato com a mesa.

4.(MACKENZIE-SP) O condutor AB da figura a seguir est imerso numa regio onde atua um campo de induo magntica B de intensidade 0,5T, perpendicular ao plano desta folha e orientado para o leitor. O condutor situado no plano desta folha percorrido por uma corrente i = 2A.

A intensidade da fora magntica que atua sobre o condutor :

a)5 N

b)4 N

c)2 N

d)1 N

e)zero

5.(PUCCAMP-SP) Dois condutores retos, extensos e paralelos, esto separados por uma distncia d = 2,0cm e so percorridos por correntes eltricas de intensidades i1 = 1,0A e i2 = 2,0 A, com os sentidos indicados na figura a seguir.

(Dado: permeabilidade magntica

no vcuo = 4( x 107 T . m/A)

6.Se os condutores esto situados no vcuo, a fora magntica entre eles, por unidade de comprimento, no Sistema Internacional, tem intensidade de:

a)2 x 105, sendo de repulso.

b)2 x 105, sendo de atrao.

c)2( x 105, sendo de atrao.

d)2( x 105, sendo de repulso.

e)4( x 105, sendo de atrao.

Exerccios Propostos

1.(UFSM-RS) A figura representa uma poro de um fio condutor percorrido por uma corrente i, poro essa que, no campo gravitacional, fica sujeita fora peso P.

Essa fora pode ser equilibrada por uma fora magntica originada pela corrente i em presena do campo magntico uniforme representado por

a)d)

b)e)

c)

2.(UFSC) Considere um fio retilneo infinito, no qual passa uma corrente i. Quais so as proposies VERDADEIRAS?

()Se dobrarmos a corrente i, o campo magntico gerado pelo fio dobra.

()Se invertermos o sentido da corrente, inverte-se o sentido do campo magntico gerado pelo fio.

()O campo magntico gerado pelo fio cai com 1/r2, onde r a distncia ao fio.

()Se colocarmos um segundo fio, tambm infinito, paralelo ao primeiro e pelo qual passa uma corrente no mesmo sentido de i, no haver fora resultante entre fios.

()Se colocarmos um segundo fio, tambm infinito, paralelo ao primeiro e pelo qual passa uma corrente no sentido inverso a i, haver uma fora repulsiva entre os fios.

()Caso exista uma partcula carregada, prxima ao fio, ser sempre diferente de zero a fora que o campo magntico gerado pelo fio far sobre a partcula.

3.(UFMG) A figura a seguir mostra uma bateria que gera uma corrente eltrica i no circuito. Considere uniforme o campo magntico entre os plos do m. O vetor que representa, corretamente, a fora magntica que esse campo exerce sobre o trecho horizontal PQ do fio, situado entre os plos do m,

a)

b)

c)

d)

e)Essa fora nula.

4.(FEI-SP) A figura representa um condutor reto e infinito percorrido por uma corrente eltrica constante e igual a I, de A para B. O sentido do campo magntico originado pela corrente no ponto 1 corretamente representado por:

a)

b)

c)

d)

e)

5.(UFSM) Um fio condutor entre os plos de um m em forma de U percorrido por uma corrente i, conforme est indicado na figura. Ento, existe uma fora sobre o fio que tende a mov-lo.

a)na direo da corrente.

b)para fora do m.

c)para dentro do m.

d)para perto do plo S.

e)para perto do plo N.

6.(UNICAMP-SP) Um fio condutor rgido de 200g e 20cm de comprimento ligado ao restante do circuito atravs de contatos deslizantes sem atrito, como mostra a figura adiante. O plano da figura vertical. Inicialmente a chave est aberta. O fio condutor preso a um dinammetro e se encontra em uma regio com campo magntico de 1,0 T, entrando perpendicularmente no plano da figura.

a)Calcule a fora medida pelo dinammetro com a chave aberta, estando o fio em equilbrio.

b)Determine a direo e a intensidade da corrente eltrica no circuito aps o fechamento da chave, sabendo-se que o dinammetro passa a indicar leitura zero.

c)Calcule a tenso da bateria, sabendo-se que a resistncia total do circuito de 6,0(.

7.(UNB-DF) O funcionamento de alguns instrumentos de medidas eltricas, como, por exemplo, o galvanmetro, baseia-se no efeito mecnico que os campos magnticos provocam em espiras que conduzem correntes eltricas, produzindo o movimento de um ponteiro que se desloca sobre uma escala. O modelo abaixo mostra, de maneira simples, como campos e correntes provocam efeitos mecnicos.

Ele constitudo por um fio condutor, de comprimento igual a 50cm, suspenso por uma mola de constante elstica igual a 80N/m e imerso em um campo magntico uniforme, de intensidade B igual a 0,25T, com direo perpendicular ao plano desta folha e sentido de baixo para cima, saindo do plano da folha. Calcule, em ampres, a corrente eltrica i que dever percorrer o condutor, da esquerda para a direita, para que a mola seja alongada em 2,0cm, a partir da posio de equilbrio estabelecida com corrente nula. Desconsidere a parte fracionria do seu resultado, caso exista.

8.(PUC-MG) Trs fios condutores longos e paralelos esto dispostos como na figura a seguir. Uma corrente de 2,0A (ampres) percorre o fio central no sentido definido na figura como para cima.

Considerando os dados da figura, escolha a opo que contenha um conjunto coerente de sentido e valores de corrente para que o fio central fique em equilbrio:

a)esquerdo com 8,0A para baixo e direito com 4,0A para baixo.

b)esquerdo com 8,0A para cima e direito com 4,0A para cima.

c)esquerdo com 8,0A para cima e direito com 4,0A para baixo.

d)esquerdo com 4,0 A para baixo e direito com 8,0 A para cima.

e)esquerdo com 4,0 A para baixo e direito com 8,0 A para baixo.

9.(UFRGS-RS) Um segmento retilneo de fio conduz uma corrente eltrica i, em uma regio onde existe um campo magntico uniforme B vetorial. Devido a este campo magntico, o fio fica sob o efeito de uma fora de mdulo F, cuja direo perpendicular ao fio e direo B.

O efeito ao qual se refere o enunciado constitui o princpio de funcionamento de:

a)motores eltricos

b)aquecedores eltricos

c)capacitores

d)reostatos

e)eletroscpios

10.(PUC-MG) Cinco fios longos e retilneos, igualmente espaados de 1,5cm e portadores de uma corrente de 5,0A, cada um deles, de acordo com o sentido indicado na figura, sofre a ao de foras magnticas devido presena dos outros.

Escolha a opo que contenha a letra correspondente ao fio que sofre a MENOR interao.

a)A

b)B

c)C

d)D

e)E

Say160905/rev.:ANA

i

dinammetro

bateria

EMBED Equation

_1184050534.unknown

_1184050514.unknown