Aula 09 Eletromagnetismo
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ELETRNICA E ELETRICIDADE BSICA
Magnetismo
Histria
No se tem registro do incio do estudo sobre omagnetismo, nem de sua origem. Os gregos j sabiam
desde a antiguidade que certas pedras da regioda Magnsia, na sia Menor, atraiam pedaos de ferros.Esta rocha era a magnetita (Fe3O4). As rochas que contemo minrio que apresenta este poder de atrao sochamadas de ims naturais.
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Magnetismo
Em 1600, William Gilbert descobriu a razo de a agulhade uma bssola orientar-se em direes definidas: a Terra um im permanente. E o fato do polo norte da agulhaser atrado pelo polo norte geogrfico da Terra, quer dizer
que este polo , na realidade, polo sul magntico. Isso severifica ao saber que polos de mesmo nome de dois imsrepelem-se e de nomes opostos se atraem.
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Campo magntico
O campo magntico a regio do espao em torno de um
material magntico onde se observam seus efeitos magnticos,
isto , sua atrao e sua repulso com outros corpos. Por serinvisvel, convencionou-se que o sentido das linhas de induo
tal, que elas saem do polo norte e entram no polo sul fora do
im, e saem do polo sul e entram no polo norte dentro do im.
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Inseparabilidade dos polos
Quebrando-se um im em forma de barra, em duaspartes, no obteremos dois ims, um com somente o polo
sul e o outro somente com o polo norte, mas dois imsmenores com ambos os polos. Se continuarmos dividindoo mesmo im, obteremos sempre o mesmo resultado.Isto se deve ao fato de que as propriedades magnticasso intrnsecas as molculas que constituem o material.
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Repulso e atrao magntica entre os polos dos ims.
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Tipos de ims
Os ims artificiais permanentes tem a caracterstica deconservarem o seu prprio campo magntico, mesmo
depois de cessado o campo indutor ou a corrente eltrica,tal como o ao. Os artificiais temporrios tem acaracterstica de noconservarem o campo magntico aps cessado o campoindutor ou a corrente eltrica, tal como o ferro.
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Materiais magnticos e no magnticos
Materiais magnticos so aqueles que permitem aorientao de seus imas elementares, tais como ferro, ao
e nquel.Os materiais no magnticos so aqueles onde os efeitosmagnticos de seus ims elementares anulam-secompletamente, no reagindo a um campomagntico externo, tais como plsticos, madeiras eborrachas.
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Processo de magnetizao
Como um material pode magnetizar-se alinhando suasmolculas? A melhor maneira de faze-lo aplicando-lhe
uma forca magntica. Tal fora dever agir contra ocampo magntico de cada molcula, orientando-as. Issopode ser feito por atrito, por induo e, principalmente, porcorrente eltrica, que ocorre quando uma bobina ligadaa uma bateria, a corrente eltrica produz um campomagntico que magnetiza o material.
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Lei de Coulomb
O fsico COULOMB, ao estudar os fenmenos de atraoe repulso entre os polos dos ms, foi evado a admitir
que existe em cada polo uma certa quantidade demagnetismo ou massa magntica proporcional foraproduzida pelo polo. Ento COULOMB enunciou aseguinte lei:
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Lei de Coulomb
A fora de atrao entre dois ims diretamenteproporcional ao produto das massas magnticas dos
corpos e inversamente proporcional ao quadrado dasdistncias entre eles e depende ainda do meio em que seencontra o fenmeno.
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Onde:F: forca magntica [Newton (N)]h: constante magntica do meiom: massa magntica [Weber(Wb)]r: distancia entre os corpos [metros(m)]
Lei de Coulomb
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Fluxo magntico [ (Wb)]
definido como o nmero total de linhas de campomagntico que atravessam determinada seo. Sua
unidade no Sistema Internacional (SI) e o Weber(Wb).Um Weber igual a 1.10^8 linhas de campo magntico.
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Induo magntica [ (T)]
Tambm chamada de densidade de fluxo magntico,representa o fluxo magntico por unidade de rea deuma seco perpendicular ao sentido do fluxo.
A unidade de induo magntica o Wb/m2 que chamado de Tesla (T).
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Intensidade magntica [H (A/m)]
uma grandeza vetorial definida em cada ponto docampo. Para representar, no interior do im, aintensidade de magnetizao e, ao mesmo tempo, adireo e o sentido da orientao dos ims elementaresque o constituem,d-se intensidade de magnetizao o carter de um
vetor, tendo a direo do eixo magntico dos imselementares orientados e dirigidos no sentido sul-norte.
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Intensidade magntica [H (A/m)]
Se cada unidade de volume de um im constitudapor um igual nmero de ims elementares igualmenteorientados, a intensidade magntica do im , entoconstante em valor, direo e sentido. Em todos osoutros casos, a intensidade de magnetizao varia emvalor e direo de um ponto para
o outro do im, sendo a intensidade magnticaresultante da mdia das intensidades desses pontos. Aunidade da intensidade magntica o A/m.
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Permeabilidade magntica [ (T.m/A)]
A permeabilidade magntica exprime a facilidade queum determinado meio, com dimenses (comprimento erea de seo transversal) unitrias, oferece aoestabelecimento de um campo magntico. Essagrandeza expressa pela relao:
No vcuo, o= 4..10-7 T.m/A.
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O valor de uma grandeza caracterstica de cada
material, pois indica a aptido que um determinadomaterial possui em reforar um campo magntico inicialsendo = .H.
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Relutncia [ (A/Wb)]
A relutncia magntica de um circuito magntico podeser definida como a dificuldade oferecida pelo circuito passagem do fluxo magntico atravs do mesmo. Suaunidade o Ampre/Weber. A relutncia o inverso dapermencia (facilidade oferecida pelo circuito passagem do fluxo magntico). A relutncia
diretamente proporcional ao comprimento do caminhomagntico e inversamente proporcional apermeabilidade e a seo transversal do material.
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Ponto Curie
Quando a temperatura de um material ferromagntico elevada acima de certo valor crtico, o material perdesuas propriedades magnticas tornando-sesimplesmente paramagntico.
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Exerccios
1. O que um m?
2. Diferencie materiais magnticos dos nomagnticos.
3. Cite e explique o processo de magnetizao.
4. Conceitue fluxo magntico e induo magntica.
5. O que determina o ponto Curie de uma dadasubstncia?
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Histria
Hans Christian Oersted (1777-1851), fsicodinamarqus, descobriu a relao entre circuitosmagnticos e eltricos atravs de uma experincia.
Alm de sugerir que os fenmenos eltricos emagnticos esto relacionados, a descoberta deOersted levou concluso de que a corrente eltrica
cria um campo magntico no espao que a circunda.
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Campo magntico criado por corrente eltrica
Sempre que houver cargas eltricas em movimento, emtorno dessa carga surgir um campo magntico. A
figura mostra a experincia de Oersted; onde o campomagntico criado por corrente eltrica interage com aagulha de uma bssola, desviando-a.
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Campo magntico criado por condutor retilneo
O campo magntico gerado por um fio retilneo extenso tal, que as linhas de induo so circunferncias
concntricas, tendo como centro o prprio fio. O sentidodesse campo magntico pode ser obtido pela regra damo direita.
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Campo magntico criado por condutor retilneo
O polegar colocado no sentido convencional dacorrente e os outros dedos que envolvem o condutor,
indicamo sentido de .
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Campo magntico criado por espira circular
Espira circular um fio condutor em forma decircunferncia. A figura mostra o aspecto do campo
magntico gerado por esse tipo de condutor.
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Campo magntico criado por espira circular
Os polos norte e sul da espira circular so determinados,respectivamente, pelas sada e entrada das linhas de
induo. Para relacionar o sentido do vetor com osentido da corrente I, utiliza-se a regra da mo direita.
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Campo magntico criado por bobina
Uma bobina (solenide) constituda por um fio enroladovrias vezes, tomando uma forma cilndrica. Cada uma
das voltas do fio da bobina denominada uma espira.
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Campo magntico criado por bobina
Se inserirmos um ncleo ferromagntico em uma bobina,teremos um eletrom cuja polaridade pode ser
determinada, aplicando-se a regra da mo direita.
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Fora magntica num condutor percorrido por corrente
Em todo condutor percorrido por corrente e imerso num
campo magntico de tal forma a cortar suas linhas de
fluxo magntico, surge uma fora magntica.Essa fora magntica usada para fazer funcionar umgrande nmero de aparelhos eltricos como os medidores(ampermetros e voltmetros), bem como motores
eltricos.
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Exerccios:
1. Qual a relao existente entre circuitos eltricos emagnticos?
2. Descreva os aspectos dos campos magnticos criadospor um fio retilneo e por uma espira circular.
3. Explique o princpio de funcionamento de um motor decorrente contnua elementar.