Prof.: Célio Normando

ELETROMAGNETISMO

Força Magnética

Módulo:F: módulo da força magnética.

q: carga da partícula.

v: módulo da velocidade da partícula.

B: intensidade do campo magnético.

: ângulo formado entre e .

B

v

+

F = q.v.B sen

Força Magnética

veBDIREÇÃO: Perpendicular ao plano formado pelos vetores

Força MagnéticaSENTIDO: REGRA DA MÃO ESQUERDA (Fleming)

O dedo indicador no sentido de .

O dedo médio no sentido de .

O dedo polegar indicará o sentido da força magnética se a carga for positiva.

B

v

Força MagnéticaSENTIDO: REGRA DA MÃO ESQUERDA (Fleming)

Se a carga em movimento for NEGATIVA, o sentido da força magnética é contrário àquele que se encontra para uma carga positiva.

Em um campo magnético, uma partícula não estará sujeita à ação de uma força magnética quando:

F = q.v.B sen

A partícula não possuir carga elétrica q = 0 (nêutron).

Uma partícula carregada for abandonada nesse campo (v = 0).

2

A partícula é lançada na mesma direção do campo magnético (θ = 0° ou θ = 180°).

Movimento de uma Carga em um Campo Magnético Uniforme

CM FF

qBmvR

A força magnética é a própria força centrípeta.

O raio (R)da trajetória descrito pela partícula.

qBmT .2

m

q

q < 0

BO período (T) do movimento.

• Partícula lançada obliquamente ao campo magnético:

•O movimento da partícula será uma composição dos dois movimentos anteriores: MCU e MRU.•O resultado será um movimento helicoidal uniforme (MHU).•A distância d é chamada de “passo” do movimento helicoidal.

Força magnética sobre um condutor retilíneo

Módulo Fm = B · i · L · sen θ

Direção – É perpendicular ao plano determinado por B e i.

Sentido – É dado pela regra da mão esquerda.

Força Magnética entre fios condutores paralelos

F: módulo da força magnética.: permeabilidade magnética do meio.i1 e i2: correntes elétricas nos fios.d: distância entre os fios.L: comprimento dos fios.

LdiiF 21.

2

Sejam dois fios paralelos, de comprimentos iguais a L separados por uma distância d e percorridos pelas correntes elétricas i1 e i2.A força magnética entre os fios é determinada pela expressão:

Força Magnética entre fios condutores paralelos

Fios se REPELEM quando percorridos por correntes de sentidos OPOSTOS.

Fios se ATRAEM quando percorridos por correntes de mesmo SENTIDO.

Indução Eletromagnética Condutor retilíneo de comprimento L se desloca com velocidade constante v em um campo magnético B , sendo o fio, o campo e a velocidade perpendiculares entre si.

A força elétrica se equilibra com a força magnética. A d.d.p entre as extremidades A e B do condutor, isto é, o valor da f.e.m induzida será:

Fe = Fm e · E = e · v · B E = v · B

Como sabemos:

VAB = E · L VAB = v · B · L ξind = v · B · L

. O fluxo magnético é definido pela expressão:

Fluxo Magnético

Para explicar o aparecimento da f.e.m induzida (εind), Faraday sugeriu que fosse introduzida, na Física, uma grandeza denominada fluxo magnético (Φ), que mediria o número de linhas que atravessam, por exemplo, a superfície de área(A) de uma espira mergulhada em um campo magnético de módulo (B).

= B.A.cosθ

θ: ângulo formado entre o vetor campo magnético (B) e a normal (n) da superfície de área (A). 

Desta forma θ = 0º cos θ = 1  = B.A 

Fluxo Magnético

O fluxo magnético será máximo quando a espira estiver perpendicular ao campo magnético.

Assim 0º < θ < 90º cos θ < 1  = B.A.cosθ 

Fluxo Magnético

Se a espira estiver inclinada em relação ao vetor campo campo magnético, ela será atravessada por um número menor de linhas de indução e consequentemente um fluxo magnético menor.

Se θ = 90º cos θ = 0  = 0

Unidade: No S.I., o fluxo magnético é medido em weber (Wb), em homenagem ao físico alemão Wilhelm Weber.Como o módulo de B é medido em tesla (T) e a área A em metro quadrado, tem-se 1 Wb = T . m2.

 

Fluxo Magnético

Quando as linhas de indução do campo forem paralelas à espira, o fluxo magnético será nulo, pois nenhuma linha atravessará a mesma.

Lei de Faraday

Através de experimentos, Faraday observou que um imã se movendo dentro de uma espira provoca uma variação de fluxo magnético e como consequência uma corrente induzida, devido à força eletromotriz induzida.

Os experimentos levaram ao enunciado da lei de Faraday - Neumann: A força eletromotriz induzida em um circuito é igual ao quociente da variação do fluxo magnético, em módulo, pelo intervalo de tempo que essa variação ocorre. 

 

Lei de Faraday

Se o imã não se movimenta, não há variação de fluxo magnético e assim não temos corrente induzida.

Lei de Lenz

A corrente induzida em um circuito aparece sempre comum sentido tal que o campo magnético que ela cria tendea contrariar a variação do fluxo magnético que a originou.

Quando um ímã se aproxima de uma bobina, surge uma corrente induzida sobre ela. Essa corrente cria um campo magnético que tem sentido oposto ao campo magnético do ímã, ou seja, contrário a variação do fluxo magnético.

Lei de Lenz

Se fizermos o contrário, ao afastarmos o ímã da bobina perceberemos que a corrente induzida surge em sentido contrário à situação anterior, isto é o campo magnético criado pela corrente induzida tem o mesmo sentido do campo magnético do ímã, ou seja, o campo gerado pela corrente induzida na bobina se opõe ao movimento de afastamento do imã. 

TRANSFORMADORES

O funcionamento dos transformadores é baseado na indução eletromagnética.

U1: tensão no primário

U2: tensão no secundário

N1: nº de espiras do primário

N2: nº de espiras do secundário