CAMPOS MAGNÉTICOS E ELÉTRICOS

Comunicação a curtas distâncias

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Microfone

Sinal sonoro – Sinal elétrico

Altifalante

Sinal elétrico – Sinal sonoro

Fenómenos elétricos e magnéticos estão presentes em muitos

equipamentos que fazem parte do nosso dia a dia

(computadores, televisores, frigoríficos, motores e

campainhas);

Os ímanes estão presentes no nosso quotidiano, numa

infinidade de instrumentos, objetos e utensílios desde fechos

de portas a altifalantes, motores,…

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Magnetite

900 a.c (Ásia Menor)

4000 a.c (China)

Íman

Atrai materiais ferromagnéticos;

Tem dois pólos;

Pólos magnéticos opostos atraem-se

e iguais, repelem-se;

Um íman partido origina dois ímanes.

É toda a região do espaço na qual se faz sentir uma certa

influência - uma partícula colocada em qualquer ponto dessa

região sofre ação de uma força bem definida.

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http://phet.colorado.edu/en/simulation/magnets-and-electromagnets

Numa região em que a influência de uma fonte magnética se faça

sentir, existe um campo magnético.

A interação magnética deteta-se não só em ímanes ou magnetes,

mas também em cargas em movimento (corrente elétrica);

Num dado ponto próximo de um íman, o campo magnético por ele

gerado será tanto mais intenso quanto maior a força magnética

exercida sobre um outro íman aí colocado.

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O que é o campo magnético

http://www.youtube.com/watch?v=E0fWYJKGoLs

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Grandeza vetorial (B) .

Para homenagear Nikola Tesla a unidade SI do campo magnético

é o Tesla (T).

B menor que 8T- Inofensivo para o Homem.

Os ímanes são objetos que

atraem outros que contenham na

sua composição ferro, níquel ou

cobalto;

Os ímanes criam forças de

atração ou repulsão.à distância que

estão associadas a campos

magnéticos.

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Linhas de campo magnético

associadas a um íman de barra

As linhas de campo magnético indicam a direção deste.

Ficamos a saber o sentido do campo magnético através do sentido

dessas linhas. As linhas de um campo magnético, são sempre

fechadas (pois partem e voltam ao íman).

As linhas do campo magnético não se podem cruzar, se tal

acontecer verificam-se dois campos magnéticos diferentes no

mesmo ponto.

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As linhas de um campo magnético são imaginárias, fechadas e

nunca se cruzam.

O campo magnético B, em cada ponto, é tangente à linha de

campo e tem o sentido desta, nesse ponto.

O campo magnético B será tanto mais intenso quanto maior

a densidade das linhas de campo.

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As linhas de campo partem do pólo norte (N) do magnete e

terminam no pólo sul deste (S).

O sentido do campo é de norte para sul.

Uma agulha magnética que seja colocada nas proximidades do

íman alinha com a direção do campo, isto é, o seu pólo norte

aponta no sentido do campo.

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Quando um campo magnético B é constante – as linhas de

campo têm a mesma direção, sentido e módulo.

Livro pg 125 fig. 5.3 e 5.6

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Levitação Magnética de comboios.

As bobinas criam campos muito intensos que geram forças

magnéticas de repulsão capazes de suportar o peso do comboio.

O comboio deixa de ter contacto com o chão e atinge grandes

velocidades com baixo consumo e ruído.

Desvantagem - elevado custo financeiro.

http://www.youtube.com/watch?v=TpEvqfl-eCE&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=DODUCHuDeY0

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Experiência de Oersted

Em 1819, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted afirmou que

uma agulha magnetizada, nas proximidades de um condutor, desviava-

se da sua posição ao passar corrente elétrica pelo fio, e que o sentido

da rotação se invertia ao variar o sentido da corrente.

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http://phet.colorado.edu/en/simulation/generator

(simulação gerador)

http://clubecienciamafra.blogspot.com/2010/01/experien

cia-de-oersted.html (experiência de Oersted)

http://www.youtube.com/watch?v=1k4gGqGhVdo&NR=

1&feature=endscreen

http://www.youtube.com/watch?v=8hXwViR6NuY

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Num Campo Magnético criado por um fio retilíneo longo

atravessado por corrente elétrica…

Quando as linhas de campo são circulares e com um centro no

fio num plano perpendicular o sentido das linhas de campo é dado

pela Regra da Mão Direita.

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- Quando os pontos situados à mesma distância do fio (ou seja

sobre a mesma linha de campo) significa que o campo magnético B

tem a mesma intensidade.

- Quanto maior for a intensidade da corrente e quanto menor for

a distância ao fio, mais intenso será o campo B.

- Existem agulhas magnéticas orientadas na direção do campo

(tangente às linhas) situadas sobre linhas de campo e aponta no

sentido do campo dado pelo norte da agulha.

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http://phet.colorado.edu/en/simulation/magnets-and-electromagnets

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Um campo elétrico é o campo de força provocado por cargas elétricas, (eletrões, protões e iões) ou por um sistema de cargas.

O Campo Elétrico é representado por E, sendo uma grandeza vetorial e a sua unidade SI é o volt por metro (v/m) .

A fórmula do campo elétrico é dada pela relação entre a força

elétrica F e a carga de prova q.

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Quando estudamos campos magnéticos abordamos as correntes elétricas, ou seja movimentos orientados de cargas elétricas.

As cargas elétricas interagem à distância umas com as outras, e

são forças atrativas ou repulsivas. Cargas elétricas com o mesmo sinal repelem-se e com sinal

contrário atraem-se.

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Criamos um campo elétrico quando uma partícula de

carga eléctrica Q é colocada num ponto do espaço e em

seguida é colocada outra partícula q (com o mesmo sinal),

num outro ponto.

A partícula Q exerce sobre a partícula de carga q uma

força repulsiva.

O campo elétrico é uma perturbação que tem a sua

origem em cargas elétricas e em campos magnéticos

variáveis.

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É uma grandeza vetorial que se representa pelo vector E.

O campo elétrico é traduzido por meio da força elétrica entre

duas cargas, sendo uma delas a carga de prova (q = 1 C), colocada

num ponto do espaço.

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Uma partícula carregada origina um campo elétrico que tem a

direção e o sentido da linha que une a partícula e o ponto.

Aponta para a partícula se a carga desta for negativa e

aponta no sentido contrário se a carga for positiva.

Campo elétrico criado por uma carga elétrica pontual negativa.

Campo elétrico criado por uma carga elétrica pontual positiva.

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Espetro elétrico do campo criado por dois condutores quase pontuais eletrizados com carga elétrica de sinais contrários:

Espetro eléctrico do campo criado por dois condutores quase pontuais eletrizados com carga elétrica do mesmo sinal.

Espetro elétrico do campo criado por duas barras metálicas paralelas eletrizados com carga elétrica de sinais contrários:

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A intensidade de um campo elétrico num determinado ponto depende:

Da carga criadora de Q que origina o campo;

Da distância a que o ponto está da carga;

Quanto maior for a carga criadora do campo, maior será o campo elétrico;

Quanto mais afastado estiver o ponto de carga menos

intensidade terá o campo nesse ponto.

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As linhas de campo elétrico são imaginárias, partem das cargas

positivas e terminam nas cargas negativas e nunca se cruzam.

O campo elétrico E, em cada ponto, é tangente à linha de campo

que passa por esse ponto.

O campo elétrico E, num dado ponto, tem o sentido da linha de

campo que passa por esse ponto.

O campo elétrico E será tanto mais intenso quanto maior for a

densidade das linhas de campo.

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http://www.youtube.com/watch?v=NwEBJBlneNE&feature=related

(experiência de Oersted)

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Não há movimento da

bobina ou do íman

Não há passagem de

corrente

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Há movimento do íman

Há passagem de

corrente elétrica

Há movimento da bobina

Há passagem de

corrente elétrica

http://www.youtube.com/watch?v=AZCncikJpyI

Exp de Faraday

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Algumas formas de provocar a indução eletromagnética,

arranjando modos de variar o fluxo magnético são:

mover um íman perto do circuito: varia B, então varia ϕ;

movendo o circuito perto de um íman: varia B, então varia ϕ;

mantendo o íman parado mas deformando o circuito – varia A

ou α orientação do circuito ( ou seja, ), então varia ϕ;

mantendo o circuito junto de outro circuito no qual a

intensidade de corrente esteja sempre a variar: varia B,

então varia ϕ.

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•Quando se aproxima o pólo norte de um íman de uma espira, o

campo magnético aumenta em todos os pontos, logo, o fluxo através

da espira também aumenta.

•A corrente é induzida no sentido anti-horário, de modo que o campo

magnético formado por essa corrente se oponha ao campo criado pelo

íman, isto é, que se oponha ao aumento de fluxo.

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•Quando se afasta o pólo norte do íman da espira, a corrente é

induzida no sentido horário.

•As linhas de campo magnético induzido no íman saem do pólo norte, e

na espira aparece uma corrente induzida no sentido horário,

contrariando a diminuição do fluxo.

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A lei de Faraday indica que o módulo da força eletromotriz

induzida é igual ao módulo da variação do fluxo magnético por

unidade de tempo :

|Ei| = |Δ / Δt|

Ei → Força eletromotriz induzida

Δ → Variação do fluxo magnético

Δt → Unidade de tempo

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