ELECTROMAGNETISMO. Dulce Godinho 1. Nov-09 Dulce Godinho 1. Nov-09 Dulce Godinho 2

Transcrição

1 Dulce Godinho 1 Dulce Godinho 2 Dulce Godinho 1

2 Dulce Godinho 3 Dulce Godinho 4 Dulce Godinho 2

3 Dulce Godinho 5 Dulce Godinho 6 Dulce Godinho 3

4 Dulce Godinho 7 Dulce Godinho 8 Dulce Godinho 4

5 Dulce Godinho 9 CAMPO ELÉCTRICO O QUE É UM CAMPO ELÉCTRICO? É uma região do espaço onde se manifesta a acção das cargas eléctricas. Esta acção verifica-se à distância, sem contacto entre as cargas. Uma carga eléctrica que se encontre num campo eléctrico fica sujeita a uma força eléctrica. COMO SE DETERMINA? Mede-se a força que actua numa carga de prova q Dulce Godinho 10 Dulce Godinho 5

6 CAMPO ELÉCTRICO Se a carga for positiva, a força que sobre ela se exerce tem o sentido do campo eléctrico. Se for negativa dá-se o inverso A diferentes cargas de prova correspondem diferentes forças mas o quociente que define o campo é sempre o mesmo UNIDADES SI VOLT POR METRO (Vm -1 ) que é equivalente a NEWTON POR COULOMB (NC -1 ) Dulce Godinho 11 CAMPO ELÉCTRICO LINHAS DE CAMPO Dulce Godinho 12 Dulce Godinho 6

7 CAMPO ELÉCTRICO LINHAS DE CAMPO Campo Uniforme Dulce Godinho 13? Para gerar uma corrente eléctrica, precisamos ou não de dispor de uma pilha ou de uma bateria? Dulce Godinho 14 Dulce Godinho 7

8 Dulce Godinho 15 Dulce Godinho 16 Dulce Godinho 8

9 Dulce Godinho 17 Dulce Godinho 18 Dulce Godinho 9

10 Dulce Godinho 19 Dulce Godinho 20 Dulce Godinho 10

11 Dulce Godinho 21 Dulce Godinho 22 Dulce Godinho 11

12 Dulce Godinho 23 Dulce Godinho 24 Dulce Godinho 12

13 Dulce Godinho 25 Dulce Godinho 26 Dulce Godinho 13

14 Dulce Godinho 27 Dulce Godinho 28 Dulce Godinho 14

15 Dulce Godinho 29 Dulce Godinho 30 Dulce Godinho 15

16 Dulce Godinho 31 Dulce Godinho 32 Dulce Godinho 16

17 Dulce Godinho 33 Dulce Godinho 34 Dulce Godinho 17

18 Dulce Godinho 35 Dulce Godinho 36 Dulce Godinho 18

19 Dulce Godinho 37 Dulce Godinho 38 Dulce Godinho 19

20 Dulce Godinho 39 Fenómenos Magnéticos - Propriedade de inseparabilidade dos pólos Cortemos um ímã em duas partes iguais, que por sua vez podem ser redivididas em outras tantas. Cada uma dessas partes constitui um novo ímã que, embora menor, tem sempre dois pólos. Esse processo de divisão pode continuar até que se obtenham átomos, que tem a propriedade de um ímã. N S N S N S N S N S N S N S NS NS NS NS NS NS NS NS Dulce Godinho 40 Dulce Godinho 20

21 Fenómenos Magnéticos A Bússola A bússola foi a primeira aplicação prática dos fenómenos magnéticos. É constituída por um pequeno ímã em forma de losango, chamado agulha magnética, que pode movimentar-se livremente. N (geográfico) S (geográfico) Dulce Godinho 41 Fenómenos Magnéticos A Bússola O pólo norte do ímã aponta aproximadamente para opólo norte geográfico. O pólo sul do ímã aponta para opólo sul geográfico. aproximadamente Norte geográfico N S Sul geográfico Dulce Godinho 42 Dulce Godinho 21

22 Fenómenos Magnéticos - O Ímã Terra A Terra comporta-se como um grande ímã cujo pólo magnético norte é próximo ao pólo sul geográfico e vice-versa. Sul magnético Norte geográfico Os pólos geográficos e magnéticos da Terra não coincidem. Norte Sul magnético geográfico Dulce Godinho 43 Campo Magnético Define-se como campo magnético toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente elétrica ou em torno de um ímã. Acada ponto P do campo magnético, associaremos um vector B, denominado vector indução magnética ou vector campo magnético. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de intensidade do vector B denomina-se tesla (símbolo T). Dulce Godinho 44 Dulce Godinho 22

23 Direcção e sentido do vector B Uma agulha magnética, colocada em um ponto S N dessa região, orienta-se S na direção do vector B S N O pólo norte da agulha S N aponta no sentido do vector B. N A agulha magnética serve como elemento de prova da existência do campo magnético num ponto. Dulce Godinho 45 Linhas de Campo Magnético Chama-se linha de campo magnético toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vector B e é orientada no seu sentido As linhas de campo magnético ou linhas de indução são obtidas experimentalmente. As linhas de indução, são externas ao ímã, saem do pólo norte e chegam ao pólo sul. Linha de As linhas de indução são uma 2 campo simples representação gráfica da variação do vector B. Dulce Godinho 46 1 Dulce Godinho 23

24 Linhas de Campo Íman em forma de barra S N Linhas de indução obtidas experimentalmente com limalha de ferro. Cada partícula da limalha comporta-se como uma pequena agulha magnética. Dulce Godinho 47 Linhas de Campo Campo magnético uniforme é aquele no qual, em todos os pontos, o vector B tem a mesma direcção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. N P 1 P 2 P 3 B B B S Dulce Godinho 48 Dulce Godinho 24

25 Classificação das Substâncias Magnéticas Substâncias Ferromagnéticas: são aquelas que apresentam facilidade de magnetização quando em presença de um campo magnético. Ex: ferro, cobalto, níquel, etc. Substâncias Paramagnéticas: são difíceis de magnetizar quando em presença de um campo magnético. Ex: madeira, couro, óleo, etc. Substâncias Diamagnéticas: são aquelas que se magnetizam em sentido contrário ao vector campo magnético a que são submetidas. Corpos formados por essas substâncias são repelidos pelo ímã que criou o campo magnético. Ex: cobre, prata, chumbo, bismuto, ouro, etc. Dulce Godinho 49 Magnetização Transitória e Permanente Ímãs permanentes são aqueles que, uma vez magnetizados, conservam suas características magnéticas. Ímãs transitórios são aqueles que, quando submetidos a um campo magnético, passam a funcionar como ímãs; assim que cessa a acção do campo, ele volta às características anteriores. Dulce Godinho 50 Dulce Godinho 25

26 Hans Christian Oersted ( ) Até o ano de 1820,, os cientistas pensavam que os fenómenos eléctricos e magnéticos eram totalmente independentes, isto é, que não havia qualquer relação entre eles Nesse ano, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, professor da Universidade de Copenhague, realizou uma experiência que se tornou famosa por alterar completamente essas ideias Dulce Godinho 51 Experiência de Oersted - Observações 1. Um fio rectilíneo (no qual não havia corrente eléctrica) foi colocado próximo a uma agulha magnética, orientada livremente na direcção norte-sul; 2. Fazendo passar uma corrente no fio, observou-se que a agulha se desviava; 3. Interrompendo-se a corrente no fio, a agulha voltava a se orientar na direcção norte-sul. Dulce Godinho 52 Dulce Godinho 26

27 Experiência de Oersted Interpretação A corrente eléctrica que passou no fio actuou sobre a agulha magnética de maneira semelhante a um ímã que fosse colocado próximo à agulha. Por outras palavras, a corrente eléctrica criou um campo magnético no espaço em torno dela, e esse campo foi o agente responsável pelo desvio da agulha magnética. Dulce Godinho 53 Experiência de Oersted Conclusão Como já sabemos que a corrente eléctrica é constituída por cargas eléctricas em movimento, podemos tirar a seguinte conclusão: cargas eléctricas em movimento (corrente eléctrica) criam, no espaço em torno delas, um campo magnético. Dulce Godinho 54 Dulce Godinho 27

28 Campo magnético criado por um condutor rectilíneo O campo magnético produzido pela corrente eléctrica que percorre um fio rectilíneo depende basicamente de dois factores: da intensidade da corrente e da distância i ao fio Quanto maior for o valor da corrente, maior será o campo magnético criado por ela. Por outro lado, quanto maior for a distância ao fio, menor será o valor do campo magnético Dulce Godinho 55 Efeito Magnético da Corrente Eléctrica Que utilização prática? O conhecimento do efeito magnético da corrente eléctrica possibilitou a construção de aparelhos medidores que utilizassem ponteiros ELECTROÍMAN Dulce Godinho 56 Dulce Godinho 28

29 ELECTROÍMAN Uma bobina, ou solenóide, é constituída por um fio enrolado várias vezes, tomando uma forma cilíndrica. Cada uma das voltas do fio da bobina é uma espira. Ligando-se as extremidades da bobina a uma bateria, isto é, estabelecendo- se uma corrente em suas espiras, essa corrente cria um campo magnético no interior do solenóide Dulce Godinho 57 ELECTROÍMAN O valor de B, ao longo do eixo central, depende da intensidade da corrente eléctrica, do número de espiras e do comprimento do solenóide. A intensidade de um electroíman depende também do facilidade com que o material em seu interior é magnetizado. A maior parte dos electroímanes são feitos de ferro puro, que se magnetiza facilmente. Dulce Godinho 58 Dulce Godinho 29

30 ELECTROÍMAN São utilizados nas campainhas eléctricas, telégrafos, telefones, amperímetros, voltímetros, motores, etc. Dulce Godinho 59 Electroíman (bobina móvel), fixado a um eixo que pode girar. Dulce Godinho 60 Dulce Godinho 30

31 COMUNICAÇÕES TRANSDUTORES Produção Musical Distribuição do Som Microfone Altifalante Dulce Godinho 61 COMUNICAÇÕES Altifalantes O altifalante é, tal como o microfone, um transdutor electroacústico. No entanto, essa conversão dá-se no sentido inverso, converte sinal eléctrico em sinal acústico. O altifalante é o último aparelho de um sistema de amplificação do som, por isso, pode disponibilizar, à saída, potências sonoras muito elevadas. Dulce Godinho 62 Dulce Godinho 31

32 COMUNICAÇÕES Altifalantes funcionamento Os altifalantes são, então, esquematicamente, muito semelhantes aos microfones, embora funcionem ao contrário, ou seja, o sinal eléctrico que vai, através de um sistema electromagnético, ser transformado no movimento do diafragma, que origina as ondas sonoras. Dulce Godinho 63 COMUNICAÇÕES Tipos de Altifalantes Existem altifalantes para altas e baixas frequências: Os de altas frequências têm pequenas dimensões e conseguem reproduzir gamas de sons muito agudos. Os de baixas frequências são muito grandes e permitem reproduzir sons muito graves. Dulce Godinho 64 Dulce Godinho 32

33 COMUNICAÇÕES Caixas acústicas Nos equipamentos de alta fidelidade utilizam-se os altifalantes de alta frequência combinados com os de baixa frequência. Para tal, utilizam-se as caixas acústicas ou colunas Dulce Godinho 65 Dulce Godinho 33