Campo magnético

Como se cria um campo magnético ?

Campo magnético criado por ímanes

Campo magnético criado por ímanes

Campo magnético criado por uma corrente rectilíneaExperiência de Oersted

+ -

+ - I

I

agB

fioB

Oersted

Campo magnético criado por uma corrente rectilínea

B_>

B_>

Campo magnético criado por uma corrente circular

Campo magnético criado por uma corrente circular

l

PQ

B>_

B>_ a

Electroíman

I

N SB

I

S NB

Atracção ou repulsão ?

I I

Repulsão

N S

NS

Electroíman

N

S

I

N

S

B

Exercício

- Representa o campo magnético num ponto entre os pólos do

electroíman

- Indica o sentido da linha de campo.

- Indica o sentido da corrente na bobine.

- Representa o gerador.

Exercício

TOBI 103,6)( 5 TOBII 106,1)( 5

I=5A

+ O

I

I'=4A>

d = 5cm

O II<

I=5A

+ O

I'=4A> fio isolado

III

Escreve a expressão cartesiana do campo magnético criado pela corrente eléctrica no ponto O, em cada um dos casos (representa o vector na figura respectiva).

I) ( perpendicular ao plano da espira, para fora)

II) (T)

III) (soma vectorial dos campos magnéticos criados pela corrente circular e pelo condutor rectilíneo, no

ponto O: perpendicular ao plano da espira; de baixo para cima; ponto O).

zeB

103,6 5

zeB

106,1 5

zeB

107,4 5

●x

y

z

ExercícioCorrige os desenhos:

a) considerando desprezável o campo magnético da terra.

b) tendo em conta o campo magnético da terra.

NS

vista de cima

<II

<I

vista de cima

I

<I

vista de cima

I

Que acontecerá se “colocarmos” uma carga numa região onde

exista um campo magnético ( ) ?B

G

gF

E

elF

I

N

S

B??

Força magnética

mF q Bv

, mF v B

v B

Caso particular

Força Magnética

mF q Bv

, mF v B

mF q Bv sen

I

N

S

Bv

0mF

I

N

S

B

v

mF q Bv (valor máximo)

B

mF

v

B

Regra da mão direita

mF qv B

A descoberta do “positrão”Câmara de bolhas

B

A

B

Câmara de nevoeiro

Qual é a trajectória do positrão, a A ou a B ?

Justifica, representando os vectores , e num ponto

qualquer de uma das trajectórias. B v mF A

Exercício

x

y

30°

B->

v->

Uma carga q= - 3 C desloca-se com uma velocidade vx = 4 ms -1

numa região em que existe um campo magnético com o valor de 5 T,

estando os vectores e no plano 0xy.

Caracteriza:

a) a força magnética que actua sobre a carga.

b) a força magnética que actuaria sobre a carga se esta se movesse

ao longo do eixo dos yy, no sentido positivo, sendo vy = 4 ms-1.

52 N, perp plano x0y, para cima:

30 (SI)m zF e3 N, perpendicular ao plano definido por e por , para baixo: v B

52 (SI)m zF e

Exercício

B - >

- v - >

B - >

- v - > -

v - >

E - >

E

B - >

v - >

-

x

y

z

Um electrão penetra numa região onde existe um campo magnético (I e II),

um campo eléctrico (III) e os dois campos (IV), uniformes.

Para cada caso, diz qual é a direcção e o sentido da força eléctrica ou magnética que actua

sobre o electrão.

B

E

I) II) III) IV) mF

O

elF >

Fel F

m

>

Movimento de cargas num campo magnético uniforme

1- Partícula lançada com a mesma direcção do campo

I

N

S

Bv

0mF

Movimento rectilíneo uniforme

Movimento de cargas num campo magnético uniforme

mF qv B

t tF ma 0 0m t tF v F a v const

n nF ma2v

q vB mR

mvr

q B

2- Partícula lançada perpendicularmente ao campo

Movimento de cargas num campo magnético uniforme

3- Partícula lançada perpendicularmente ao campo

B

A descoberta do “positrão”Câmara de bolhas

B

A

B

Câmara de nevoeiro

Na primeira figura a partícula atravessa uma camada fina de chumbo.

Porque diminui o raio de curvatura da trajectória ?

Ao atravessar o chumbo o valor da velocidade da partícula

diminui: mv

rq B

Exercícios

>v->

°

B->I II

III

IVV

Cinco partículas são lançadas, com a

mesma velocidade inicial, numa região onde

existe um campo magnético uniforme: um

protão, um átomo de sódio, um electrão, um

deuterão (1 neutrão+1 protão) e um ião F -.

Diz qual a partícula que corresponde a

cada uma das trajectórias indicadas na

figura. Justifica a tua resposta.

I- protão; II- deuterão; III- Na; IV- F - V-electrão

Exercício

+

v->

B->

C A

Um protão é lançado pelo orifício A do

anteparo, com velocidade v = 7,5x105 ms-1 ,

perpendicularmente ao campo magnético

uniforme, com o valor de 0,5 T.

Sendo = 10-8 KgC-1, determina:

a)O ponto C em que o protão vai chocar com o

anteparo.

b)O intervalo de tempo decorrido entre o

instante em que ele penetra no orifício e o

instante em que atinge o ponto C.

m

q

a) = 3 x 10 -2 m (r = 1,5 x 10 -2 m )

b) t = 2π x 10 -8 s

AC

Acção simultânea de campos eléctricos e magnéticos

F qE qv B

Força de Lorentz

Selector de velocidades

elF qE

mF qv B

el mF F q E q vBE

vB

v

elF

E

Espectrómetro de massa

1

Ev

B

2

mvr

q B1 2

q E

m rB B

Questão

Dois isótopos de massas m1 e m2 são

acelerados a partir do repouso num campo

eléctrico uniforme, ficando sujeitos a uma

diferença de potencial U. Entram depois

num espectrómetro. Qual é a razão entre

os raios das trajectórias semicirculares

descritas?

oE

O ciclotrãoUm acelerador de partículas

n nF ma2v

q vB mR

Rq B m

R

q B

m

2 mT

q B

Acção de campos magnéticos uniformes sobre correntes

eléctricas contínuasLei de Laplace

mF q vBsen

B If

mF

f

v

mF I B

f ev B

mF f

mF I t B sent

Lei de Laplace

Exercício

B->

I

30°I

Um condutor rectilíneo, de comprimento l = 50 cm, é percorrido

por uma corrente com a intensidade I = 2,0 A. O condutor está

colocado numa região onde existe um campo magnético

uniforme, de 2,0 x 10-3T (indica na fig. o vector com o sentido

da corrente) . Caracteriza a força magnética que actua sobre o

condutor.

x

y

z

31,0 10 ezF

Motor eléctrico (cc)

Princípio de funcionamento

Uma espira rectangular [LMPQ], de dimensões = 2 cm e = 1 cm, localiza-se

entre os pólos de um íman permanente, cujo campo magnético se pode considerar

uniforme, sendo B = 0,8 T. A bobine, percorrida por uma corrente de intensidade I = 5 A,

pode rodar em torno do eixo e. Para a posição indicada:

1-Representa na figura a força magnética que actua em cada um dos lados da espira.

2.Determina:

a) o valor de cada uma das forças mencionadas.

b) Indica na figura o sentido de rotação da espira e a posição de equilíbrio (representa as

forças magnéticas para esta nova posição).

Q

P

L

M

e S

N

I

LM MP

. a) FPQ = FLM = 8 x 10 -2 N ; FLQ = FMP = 0

b) sentido anti-horário (vista de [PM]); pos. eq. : espira no plano vertical

que contém o eixo de rotação.

Exercício

Experiência de ThomsonRelação ?

e

m

Experiência de ThomsonRelação ?e

m

0xa y

eEa

m

'L

x vt tv

2

21 1

2 2

qE qE Ly t y

m m v

Ev

B

2 21

2

qB Ly

mE 2 2

2q yE

m B L

Experiência de Thomson (II)Relação ?e

m

Campo Magnético Terrestre

Variação relativa da intensidade do campo magnético

da Terra nos últimos10 000 anos.

Campo magnético e período de rotação

de alguns planetas do Sistema Solar.

plano

horizontal

inclinação

eixo da agulha

perpendicular ao

plano da folha