FÍSICA Eletromagnetismo Treino da Regra do Tapa e Regra da Mão Direita FÍSICA Eletromagnetismo...

FÍSICAFÍSICA EletromagnetismoEletromagnetismo

Treino da Regra do Tapa Treino da Regra do Tapa e Regra da Mão Direitae Regra da Mão Direita

Giovani Giovani

EletromagnetismoEletromagnetismo

Magnetismo

É o estudo dos ímãs e suas

propriedades

(i) Apresentam dois pólos (NORTE – SUL)

(ii) Pólos do mesmo nome se repelem e de nomes contrários se atraem.

PropriedadesPropriedades

Magnetismo TerrestreMagnetismo Terrestre

(iii) Se deixar um ímã suspenso livremente ele gira apontando seu pólo norte para as vizinhanças do pólo norte geográfico porque a Terra é um grande ímã cujo pólo sul encontra-se próximo do pólo norte geográfico.

NN

SS

(iv) É impossível separar os pólos de um ímã. Por mais que se quebre um ímã em pequenos pedaços, cada pedacinho será um novo ímã com um único pólo sul e um único pólo norte.

Inseparabilidade dos pólos de Inseparabilidade dos pólos de um ímã um ímã

VETOR CAMPO MAGNÉTICO OU VETOR CAMPO MAGNÉTICO OU VETOR INDUÇÃO MAGNÉTICAVETOR INDUÇÃO MAGNÉTICA

São as características da região próxima de um ímã que lhe permite atrair ou repelir outros imãs.

Para representar o campo magnético ou indução magnética utilizam-se as linhas de indução ou linhas do campo magnético

Convencionalmente estas linhas saem do pólo norte Convencionalmente estas linhas saem do pólo norte do ímã e entram no pólo sul.do ímã e entram no pólo sul.

O vetor campo magnético é sempre tangente as O vetor campo magnético é sempre tangente as linhas de campo magnético.linhas de campo magnético.

Quanto mais próximas as linhas de campo magnético, Quanto mais próximas as linhas de campo magnético, mais intenso o campo.mais intenso o campo.

As linhas de campo magnético são sempre fechadas.As linhas de campo magnético são sempre fechadas. O campo magnético uniforme é representado por O campo magnético uniforme é representado por

linhas de campo magnético paralelas e eqüidistantes. linhas de campo magnético paralelas e eqüidistantes.

Linhas de campo magnéticoLinhas de campo magnético

Magnetismo Terrestre e suas Magnetismo Terrestre e suas linhas de indução magnéticalinhas de indução magnética

O magnetismo terrestre pode ser representado pelas figurasO magnetismo terrestre pode ser representado pelas figuras

Observe que as linhas de campo magnético da terra estão Observe que as linhas de campo magnético da terra estão saindo do pólo norte magnético e entrando no pólo sul saindo do pólo norte magnético e entrando no pólo sul

magnético.magnético.

SUBSTÂNCIASSUBSTÂNCIASQuanto ao poder magnético existem três tipos Quanto ao poder magnético existem três tipos

básicos de substâncias básicos de substâncias

Ferromagnéticas: são as substâncias com forte atração no sentido do campo. Exemplo: Fe, Ni, Co e ligas destes. Apresenta ótima organização dos ímãs elementares no sentido do campo magnético.

FeFe ÍmãÍmã

S NS N

SUBSTÂNCIASSUBSTÂNCIASParamagnéticasParamagnéticas: : são as substâncias com são as substâncias com fraca atraçãofraca atração no sentido do campo. no sentido do campo. Exemplo: Pt, Na, K etc. Apresenta uma sutil Exemplo: Pt, Na, K etc. Apresenta uma sutil organização dos ímãs elementares no organização dos ímãs elementares no sentido do campo sentido do campo magnético. .

ÍmãÍmã

S NS N

Pt Pt

SUBSTÂNCIASSUBSTÂNCIAS

DiamagnéticasDiamagnéticas: : são as substâncias com são as substâncias com fraca repulsãofraca repulsão, logo no sentido contrário do , logo no sentido contrário do campo. Exemplo: Bi, Ag, Au etc. Apresenta campo. Exemplo: Bi, Ag, Au etc. Apresenta uma sutil organização dos ímãs elementares uma sutil organização dos ímãs elementares no sentido contrário do campo no sentido contrário do campo magnético. .

ÍmãÍmã

S NS N

AuAu

LEI DE AMPÈRELEI DE AMPÈRE Em 1820 Christian Oersted Em 1820 Christian Oersted verificou que corrente i altera o verificou que corrente i altera o campo magnético próximo do campo magnético próximo do condutor. Ampère equacionou condutor. Ampère equacionou este fenômeno que ficou este fenômeno que ficou conhecido como lei de Ampère.conhecido como lei de Ampère.


Fontes de campo magnético:Fontes de campo magnético: Ímã Ímã Condutor percorrido por corrente Condutor percorrido por corrente

Andree Marie Andree Marie AmpèreAmpère

Cristian Cristian Oersted Oersted


R

iB

2

CAMPO GERADO POR UM CONDUTOR RETO

Lei de Biot-Sovart

r

iB

2

Para determinar o sentido do vetor indução magnética utiliza-se a regra da mão direita!!!


CAMPO CRIADO POR ESPIRACAMPO CRIADO POR ESPIRA

R

iB

2


EletromagnetismoEletromagnetismoCAMPO CRIADO POR SOLENÓIDE OU BOBINACAMPO CRIADO POR SOLENÓIDE OU BOBINA

Ni

B


XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUm condutor reto muito longo é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. O sentido e a direção do campo magnético, em um ponto P próximo é:

a) b) c) d) ee e

ii

P .

eeeee

B

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUm condutor reto muito longo é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. O sentido e a direção do campo magnético, em um ponto P próximo é:

a) b) c) d) ee e

iiP .

e e e e e

B

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUm condutor reto tem dois pontos com uma diferença de potencial VA-VB = 12V como indica a figura. O sentido e a direção do campo magnético, em um ponto P é:

a) ee ec) d) e)

iiP .

BA

B

eeeee

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUm condutor reto muito longo perpendicular ao plano da ‘página’ é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. O sentido e a direção do campo magnético, em um ponto P próximo é:

a) b) c) ee ee)

ii

P .

B

e

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUma bobina é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. O sentido e a direção do campo magnético, em um ponto P próximo a ela é:

a) b) c) d) ee e

B

ii

.P

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaA figura representa o átomo de hidrogênio. O campo magnético criado pelo movimento do elétron no núcleo do átomo tem o sentido e a direção indicado por:

a) ee ec) d) e)

vv

elétronNúcleo

Força Eletromagnética Força Eletromagnética O vetor indução magnética poderá dar origem a uma força magnética quando nela existir uma carga ou condutor percorrido por corrente.

Esta força magnética existe em muitos equipamentos:

Televisão Alto-falanteVentiladorAr condicionadoMotores elétricos em geral

Força magnética sobre carga

Força magnética sobre fio condutor

Fm = B . q . v . senӨ

Fm = B . i . L . senӨ


Para determinar o sentido do vetor Força magnética utiliza-se a regra do tapa (com a mão direita).

Força Eletromagnética Força Eletromagnética

Se a carga for positiva o tapa é dado com a palma da mão direita.

A força magnética somente surgirá se a carga estiver em movimento não paralelo ao campo magnético.

Se a carga for negativa o tapa é dado com o dorso da mão direita.

Força magnética entre condutores paralelos

μ0 i1i2

2π r. .Fm = L

Correntes de mesmo sentido: atração

Correntes de sentidos contrários: repulsão

XX

Treino da Regra do TapaTreino da Regra do TapaUm condutor reto que está inserido em um campo magnético é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. A alternativa que melhor representa o sentido e a direção do vetor força magnética que atua no condutor é:

a) b) c) ee ee)

FFB

ii

XX

Treino da Regra da Mão DireitaTreino da Regra da Mão DireitaUm condutor reto muito longo mergulhado em um campo magnético é percorrido por uma corrente “ii” como indica a figura. A alternativa que melhor representa o sentido e a direção do vetor força magnética que atua no condutor é:

a) b) c) ee ee)

ii

B

XX

Treino da Regra do TapaTreino da Regra do TapaUm condutor reto que está inserido em um campo magnético é a uma ddp tal que VA < VB como indica a figura. A alternativa que melhor representa o sentido e a direção do vetor força magnética que atua no condutor é:

a) b) c) ee ee)

FF

B

AA

BB

XX

Treino da Regra do TapaTreino da Regra do Tapa

Uma carga positiva é lançada com velocidade inicial ‘vv’ em uma região de campo magnético perpendicular a ‘página’ como mostra a figura. A direção e o sentido da força magnética quando a carga entrar na região do campo é:

a) b) c) ee ee)

vv

Be e e e e

e e e e e

e e e e e

e e e e e

trajetória da carga

XX


Uma carga negativa é lançada com velocidade inicial ‘vv’ em uma região de campo magnético perpendicular a ‘página’ como mostra a figura. A direção e o sentido do campo elétrico que mantém a carga com velocidade constante:

a) b) c) ee ee) vv

Be e e e e

e e e e e

e e e e e

e e e e e

Θ

F F magnéticamagnética

Θ

F F elétricaelétrica

EE

XX


Um elétron é lançada com velocidade inicial ‘vv’ em uma região de campo magnético perpendicular a ‘página’ como mostra a figura. A direção e o sentido da força magnética quando a carga entrar na região do campo é:

a) b) c) d) e)

vv

Btrajetória da carga

Θ

XX


Uma carga positiva é lançada com velocidade inicial ‘vv’ em uma região de campo magnético como mostra a figura. A direção e o sentido da força magnética quando a carga entrar na região do campo é:

a) b) c) ee ee)

vv

B

XX

Treino da Regra do TapaTreino da Regra do TapaUm partícula ____________ é lançada com velocidade inicial

‘vv’ em uma região de campo _____________ perpendicular a ‘página’ como mostra a figura. A alternativa que completa corretamente a frase de forma compatível com a figura é:

a) Positiva – elétrico b) Positiva – magnéticoc) Negativa – elétrico d) Negativa – magnéticoe) neutra – magnético

vv

trajetória da carga

XX

Treino da RMD e RTTreino da RMD e RT

Uma carga positiva é lançada com velocidade inicial ‘vv’ em

uma região de campo magnético criado pela corrente ‘ii’ de um condutor conforme a figura. A carga elétrica será desviada para:

a) Direita, desviando do condutor.b) Esquerda, aproximando-se do condutor.c) Segue reto sem desvio.d) Gira em torno do condutor.e) É freado e permanece parado. vv

ii


Se a carga for jogada com Se a carga for jogada com = 0° a for = 0° a forçça magnética é a magnética é nula nula

Se a carga for jogada com Se a carga for jogada com = 180° a força magnética = 180° a força magnética é nula é nula

BB

qqv

qqv

Velocidade na direção do campo magnéticoVelocidade na direção do campo magnético

A carga permanece em MRU.A carga permanece em MRU.

senvqBF..


e e e e e

e e e e e

e e e e e

e e e e e ++

Observe Observe que a que a força força

magnética magnética é é

centrípeta centrípeta

Velocidade perpendicular ao campo magnéticoVelocidade perpendicular ao campo magnético = 90° = 90°

A carga permanece em MCU.A carga permanece em MCU.

vv

vv

vv

FF

FFFF

vv

BB

Bq

vmR

.

.

O raio da circunferencia do MCU descrito pela O raio da circunferencia do MCU descrito pela carga é dado por:carga é dado por:

senvqBF..

Bq

pR

.


Velocidade oblíqua ao campo magnéticoVelocidade oblíqua ao campo magnético

A carga entra em movimento A carga entra em movimento helicoidal uniforme.helicoidal uniforme.

qq

BB

XX

Treino da RMD e RTTreino da RMD e RTDois condutores extensos e paralelos estão próximos e apresentam as correntes continuas conforme a figura. A corrente de um gera um campo magnético no outro e uma força magnética surge como efeito desta interação em cada fio condutor. As forças nos fios 1 e 2 respectivamente apresentam os sentidos:

ii ii

e e e e

e e e e fio 1 fio 2

a) b) c) d) e)

Indução EletromagnéticaIndução Eletromagnética

Fluxo magnéticoFluxo magnético

Fluxo magnético indica o número Fluxo magnético indica o número de linhas de campo que passam de linhas de campo que passam por uma área A.por uma área A.

Φ = B.A.cosαΦ = B.A.cosα

Lei de Faraday – Newmann

Quando uma espira condutora Quando uma espira condutora está sujeito a uma variação do está sujeito a uma variação do fluxo magnético fluxo magnético ΦΦ, surge neste , surge neste

uma fem ε induzida.uma fem ε induzida.

εε = = ΔΔΦΦΔΔtt

Indução eletromagnéticaIndução eletromagnética

Num circuito aberto, a variação de fluxo Num circuito aberto, a variação de fluxo

magnético magnético ΔΦΔΦ gera uma fem gera uma fem εε induzida.induzida.

Num circuito fechado, a variação de fluxo Num circuito fechado, a variação de fluxo magnético magnético ΔΦΔΦ gera uma fem e uma gera uma fem e uma

corrente corrente ii induzida.induzida.

Lei de LenzLei de Lenz

εε = = ΔΔΦΦΔΔtt

––

““A corrente elétrica induzida num circuito gera A corrente elétrica induzida num circuito gera um fluxo magnético que um fluxo magnético que se opõese opõe a variação do a variação do

fluxo magnético que induz esta corrente”.fluxo magnético que induz esta corrente”.

““O sentido da corrente elétrica induzida num O sentido da corrente elétrica induzida num circuito é tal que seus efeitos (campo magnético circuito é tal que seus efeitos (campo magnético e força magnética) e força magnética) se opõese opõe a variação do fluxo a variação do fluxo

magnético que deu origem a esta corrente”.magnético que deu origem a esta corrente”.

Sempre que Sempre que aumentaaumenta o fluxo indutor ( como o fluxo indutor ( como por exemplo a por exemplo a aproximaçãoaproximação de um ímã) o de um ímã) o fluxo induzido se opõe apenas em fluxo induzido se opõe apenas em sentido – sentido – um oposiçãoum oposição..

Sempre que Sempre que diminuidiminui o fluxo indutor ( como o fluxo indutor ( como por exemplo por exemplo afastamentoafastamento de um ímã) o de um ímã) o fluxo induzido se opõe em sentido e fluxo induzido se opõe em sentido e intensidade – intensidade – duas oposiçõesduas oposições..



ii NN SS

Pólo norte aproxima-se da espira:Pólo norte aproxima-se da espira:

Surge na espira uma Surge na espira uma corrente induzidacorrente induzida com com um um fluxo magnético induzidofluxo magnético induzido que se opõe que se opõe (em sentido) ao (em sentido) ao fluxo magnético indutorfluxo magnético indutor

Aumento de fluxo indutor: uma oposiçãoAumento de fluxo indutor: uma oposição


ii

Pólo sul aproxima-se da espira:Pólo sul aproxima-se da espira:

Surge na espira uma Surge na espira uma corrente induzidacorrente induzida com com um um fluxo magnético induzidofluxo magnético induzido que se opõe que se opõe (em sentido) ao (em sentido) ao fluxo magnético indutorfluxo magnético indutor

SS NN



ii NN SS

Pólo norte afasta-se da espira:Pólo norte afasta-se da espira:

Surge na espira uma Surge na espira uma corrente induzidacorrente induzida com com um um fluxo magnético induzidofluxo magnético induzido que se opõe que se opõe (duas vezes) ao (duas vezes) ao fluxo magnético indutorfluxo magnético indutor

Diminuição de fluxo indutor: duas oposiçõesDiminuição de fluxo indutor: duas oposições


ii

Pólo sul afasta-se da espira:Pólo sul afasta-se da espira:

Surge na espira uma Surge na espira uma corrente induzidacorrente induzida com com um um fluxo magnético induzidofluxo magnético induzido que se opõe que se opõe (duas vezes) ao (duas vezes) ao fluxo magnético indutorfluxo magnético indutor

SS NN



ii NN SS

Aproxim

açãoA

proximação


ii SS NN


ii NN SS ii SS NN

Afastam

entoA

fastamento

Lei de Faraday – Newmann e Lei de Lenz

εε = B.L.v = B.L.v

O sentido da O sentido da corrente é corrente é

determinado determinado pela regra do pela regra do

tapa.tapa.

TransformadorTransformador

Transforma 220V Transforma 220V da rede em 3,6V da rede em 3,6V

da bateria do da bateria do celularcelular

É um conjunto de condutores (duas bobinas) na É um conjunto de condutores (duas bobinas) na qual uma induz fluxo na outra permitindo o qual uma induz fluxo na outra permitindo o surgimento de uma fem induzida de valor diferente surgimento de uma fem induzida de valor diferente da original. da original.

Transforma Transforma 13.800V 13.800V

para 220V para 220V nas redes nas redes urbanasurbanas

Transforma Transforma 110V em 220V 110V em 220V em tomadas de em tomadas de uso residencialuso residencial


EquaçõesEquações

Transformador só funciona com Transformador só funciona com corrente alternadacorrente alternada

2

2

1

1

N

U

N

U

2211 iNiN


Linha de campo Linha de campo magnético variável em magnético variável em

sentidosentido

PrimárioPrimárioU=110VU=110VN=9voltasN=9voltasi=2A(~)i=2A(~)P=220WP=220Wf=60Hzf=60Hz

Núcleo de Núcleo de chapas de chapas de ferro doceferro doce

SecundárioSecundárioU=220VU=220VN=18voltasN=18voltasi=1A(~)i=1A(~)P=220WP=220Wf=60Hzf=60Hz

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