Post on 16-Apr-2015
Electricidade e Electricidade e MagnetismoMagnetismo
Rosa Pais e Marília Peres
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CAMPO de FORÇASCAMPO de FORÇASToda a região do espaço no qual uma certa Toda a região do espaço no qual uma certa influência se faz sentir: uma partícula influência se faz sentir: uma partícula colocada em qualquer ponto dessa região colocada em qualquer ponto dessa região sofre acção de uma força bem definida.sofre acção de uma força bem definida.
Marília Peres e Rosa Pais
Numa região em que a influência de uma Numa região em que a influência de uma fonte magnética se faça sentir, existe um fonte magnética se faça sentir, existe um campo magnéticocampo magnético..
A interacção magnética detecta-se não só A interacção magnética detecta-se não só em em ímanes ímanes ou ou magnetesmagnetes, mas também , mas também cargas em movimento (cargas em movimento (corrente eléctricacorrente eléctrica) ) podem originar um campo magnético.podem originar um campo magnético.
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Os electrões podem actuar como magnetes Os electrões podem actuar como magnetes individuais.individuais.
No ferro é mais fácil “alinhar” os electrões No ferro é mais fácil “alinhar” os electrões que em outros materiais.que em outros materiais.
Quando os electrões estão alinhados Quando os electrões estão alinhados originam um magnete mais forte.originam um magnete mais forte.
FerroFerro
MagnetiteMagnetite
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A agulha magnética de uma A agulha magnética de uma bússola (colocada fora da acção bússola (colocada fora da acção de um magnete ou de uma de um magnete ou de uma corrente eléctrica) aponta sempre corrente eléctrica) aponta sempre para o Norte.para o Norte.
Mas se aproximamos dela um Mas se aproximamos dela um magnete, ela roda, tomando a magnete, ela roda, tomando a orientação do campo criado pelo orientação do campo criado pelo magnete.magnete.
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O campo magnético é uma grandeza O campo magnético é uma grandeza vectorialvectorial que tem uma indução magnética que tem uma indução magnética que se representa pelo vectorque se representa pelo vectorB
A unidade SI da intensidade de indução A unidade SI da intensidade de indução magnética é o magnética é o teslatesla (T) (T)
Outra unidade (não pertence ao SI) é o Outra unidade (não pertence ao SI) é o gaussgauss (G) (G)
1 G = 1 x 101 G = 1 x 10--44 T T
http://www.commarts.com/ca/interactive/cai03/02_ia03.htmlhttp://tesladownunder.iinet.net.au/tesla_coil_sparks.htm
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O campo eléctrico é uma grandeza O campo eléctrico é uma grandeza vectorialvectorial que se representa pelo vectorque se representa pelo vector
E
Para caracterizar o vector campo eléctrico, Para caracterizar o vector campo eléctrico, coloca-se uma carga eléctrica pontual coloca-se uma carga eléctrica pontual positivapositiva
qq00 carga de provacarga de prova
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A partir da força eléctrica e do valor da A partir da força eléctrica e do valor da carga de provacarga de prova define-se o define-se o campo eléctricocampo eléctrico que se caracteriza , em que se caracteriza , em cada ponto do espaço por:cada ponto do espaço por:
DIRECÇÃODIRECÇÃO - é a da força eléctrica que actua na - é a da força eléctrica que actua na carga decarga de provaprova
SENTIDOSENTIDO- é a da força eléctrica que se exerce na - é a da força eléctrica que se exerce na carga decarga de prova prova (do positivo para o negativo)(do positivo para o negativo)
INTENSIDADEINTENSIDADE – é da força eléctrica que actua sobre – é da força eléctrica que actua sobre a carga colocada nesse ponto. a carga colocada nesse ponto.
A unidade SI de intensidade do campo eléctrico (A unidade SI de intensidade do campo eléctrico (EE) é ) é
o o newton newton porpor coulomb coulomb (N C (N C--11))
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Linhas de campo magnético associadas a um íman de barra
Linhas de campo eléctrico
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Linhas de campo magnéticoLinhas de campo magnético
As linhas de indução magnética As linhas de indução magnética permitem a visualização do campo permitem a visualização do campo magnético.magnético.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/magneticlines/index.htmlMarília Peres e Rosa Pais
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As linhas de campo magnético são fechadas.As linhas de campo magnético são fechadas.
Em cada ponto do espaço, o vector é Em cada ponto do espaço, o vector é tangentetangente às linhas de campo.às linhas de campo.
O número de linhas de campo, por unidade de O número de linhas de campo, por unidade de área, é proporcional à intensidade do campo área, é proporcional à intensidade do campo magnético.magnético.
Zonas mais densas Zonas mais densas campo campo mais intensomais intenso
Zonas menos densas Zonas menos densas campo campo menos intensomenos intenso
Um campo magnético aproximadamente Um campo magnético aproximadamente uniforme uniforme tem as linhas de campo tem as linhas de campo paralelasparalelas..
As linhas de campo magnético As linhas de campo magnético não indicam a não indicam a direcçãodirecção da força de interacção com o íman. Essa da força de interacção com o íman. Essa força força tem a direcção tem a direcção perpendicularperpendicular ao vector ao vector
B
B
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Linhas de campo eléctricoLinhas de campo eléctricoVisualização do campo eléctrico – Visualização do campo eléctrico – espectro espectro
eléctrico eléctrico
Em cada ponto do espaço, o vector campo Em cada ponto do espaço, o vector campo eléctricoeléctrico
é é tangentetangente às linhas de campo e tem o às linhas de campo e tem o sentidosentido dessas linhas .dessas linhas .
As linhas de campo iniciam-se nas As linhas de campo iniciam-se nas cargas cargas positivaspositivas e terminam nas e terminam nas cargas negativascargas negativas..
A intensidade do campo eléctrico é A intensidade do campo eléctrico é maiormaior nas nas zonas zonas mais densasmais densas das linhas de campo. das linhas de campo.
As linhas de campo eléctrico As linhas de campo eléctrico uniformeuniforme são são paralelasparalelas..
E
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EXPERIÊNCIA de ÖERSTED
Em 1820 o físico dinamarquês Hans Öersted (1777 – 1851) observou que uma agulha magnética, quando nas proximidades de uma corrente eléctrica, roda como se estivesse perto de um íman.
Concluiu que uma corrente eléctrica origina um campo magnético.
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http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/5/5h/5H1020.html
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INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Se uma corrente eléctrica origina um campo magnético, será que um íman pode criar um campo eléctrico?
Os físicos Michael Faraday e Joseph Henry descobriram que a resposta era afirmativa e estudaram as condições em que este fenómeno se detectava. As seguintes experiências ilustram os resultados das suas descobertas:
Indução electromagnética por movimento de um íman no interior de uma bobina.
Quando se move o íman no interior da bobina é induzida uma força electromotriz (f.e.m.) que estabelece uma corrente eléctrica cujo sentido muda sempre que o movimento do íman é invertido.
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Indução electromagnética por acção de um campo eléctrico variável numa bobina.
Uma corrente eléctrica variável cria um campo magnético variável na vizinhança. Este origina uma f.e.m. induzida numa bobina nele colocado.
Enrolando um fio condutor num prego de ferro maciço e ligando-o a um pilha podemos verificar o desvio de uma agulha magnética e atrair clips como se fosse um íman.
O conjunto bobina e prego chama-se electroíman.
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http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday/index.htmlhttp://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday2/index.html
http://phet.colorado.edu/web-pages/simulations-base.html
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FLUXO MAGNÉTICOFLUXO MAGNÉTICO
Se considerarmos uma espira condutora que delimita uma superfície de área A colocada numa região do espaço onde existe um campo magnético uniforme determina-se o fluxo magnético (através da espira) pela expressão:
- fluxo magnético em weber (Wb)
B – intensidade de indução magnética em tesla (T)
A – área da superfície plana em m2
- ângulo formado pela direcção da normal à superfície e com o vector
B
B
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Para N espiras condutoras o fluxo magnético total é o produto do fluxo numa só espira , pelo número de espiras
total total = = NN
Experimente em: http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faradays-law
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O fluxo magnético depende da área, quanto maior a área maior o fluxo (se mantivermos constantes os outros factores)
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O fluxo magnético depende da posição da espira (ângulo formado pela direcção da normal à superfície e do vector B), é máximo para um ângulo de 0º e nulo para um ângulo de 90º (se mantivermos constantes os outros factores)
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Fonte: http://courses.science.fau.edu/~rjordan/rev_notes/28.1.htm
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Funcionamento do microfone e do altifalante
O funcionamento do microfone e do altifalante tem por base a indução electromagnética.Ambos têm uma membrana ou diafragma, uma bobina e um íman, contudo, no microfone um sinal sonoro é convertido num eléctrico enquanto no altifalante o processo é inverso, um sinal eléctrico é convertido em sinal sonoro.
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Funcionamento do altifalante: Quando a corrente eléctrica passa na bobina, varia de acordo com os sinais eléctricos recebidos (resultantes, por exemplo, da conversão no microfone de um sinal sonoro), dando origem a um campo magnético variável que, ao interagir com o campo magnético criado pelo íman, provoca na bobina um movimento oscilatório. Uma vez que a bobina está ligada a uma membrana, esta passa a vibrar com a mesma frequência e com a mesma intensidade, reproduzindo o som original, ou seja, a membrana oscilante não é mais do que uma fonte sonora.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/speaker/
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O ALTIFALANTE
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Funcionamento do microfone:
Quando o som atinge a membrana, esta entra em oscilação devido às variações de pressão, provocadas pela onda sonora, onda de pressão. Como a membrana está ligada à bobina, esta passa a oscilar com a mesma frequência. Durante este movimento, o fluxo magnético do campo criado pelo íman varia, induzindo uma força electromotriz que dá origem a uma corrente eléctrica na bobina do microfone. Esta corrente alternada induzida na bobina apresenta as mesmas características do som original quer em frequência quer em intensidade.
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http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/generator/ac.html
Outra aplicação da indução electromagnética são os GERADORES.
Os geradores de f.e.m. induzida são máquinas que transformam energia mecânica em energia eléctrica através da indução electromagnética.
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