Física II Curso Licenciatura em Química Selma Rozane

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1 Física II Curso Licenciatura em Química Selma Rozane

2 INTRODUÇÃO A palavra magnetismo tem sua origem na Grécia Antiga, porque foi em Magnésia, região da Ásia Menor (Turquia), que se observou um minério com a propriedade de atrais objetos de ferro. Tal minério ficou conhecido por magnetita. Hoje se sabe que eletricidade e magnetismo são aspectos do mesmo fenômeno, o eletromagnetismo. No magnetismo não existe o conceito equivalente à carga elétrica, embora exista o conceito de pólo magnético. Na eletricidade existem cargas elétricas opostas, positiva e negativa, e partículas elementares portadoras dessas cargas, no magnetismo não há pólos magnéticos isolados nem partículas portadoras dos pólos magnéticos. (a) (b) Figura 1: (a) magnetita e (b) Replicas de bússolas chinesas

3 A interação entre pólos magnéticos iguais é repulsiva e entre pólos magnéticos diferentes é de atração Figura 2 Figura 3 Ímãs partidos dão origem a novos ímãs, cujos pólos vão depender da forma como a divisão foi feita. Os novos ímãs podem atrair-se ou repelir-se. Poderíamos pensar em descrever o magnetismo produzidos por ímãs permanentes de forma análoga à eletrostática, introduzindo cargas magnéticas N e S por analogia com cargas elétricas + e -. No entanto, a experiência mostra que não é possível separar os pólos N e S de um imã. Até o momento, nunca foi observado monopólos magnéticos (pólos magnéticos isolados).

4 Fonte: Livro - Física 3 Alberto Gaspar 1ª. Edição / 3ª. Impressão. Pg.185

5 A FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UMA CARGA EM MOVIMENTO Para introduzir apropriadamente o conceito de campo magnético, vamos relembrar o conceito de campo elétrico. Descrevemos as interações elétricas em duas etapas: 1. Uma distribuição de cargas elétricas em repouso cria um campo elétrico E no espaço em torno da distribuição. 2. O campo elétrico exerce uma força F = qe sobre qualquer carga q que esteja presente no campo. Podemos descrever as interações magnéticas tal que: 1. Uma carga móvel ou uma corrente elétrica cria uma campo magnético em suas vizinhanças (além do campo elétrico). 2. O campo magnético exerce uma força F sobre qualquer outra corrente ou carga que se mova em seu interior.

6 DEFINIÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO O campo magnético exerce forças sobre cargas em movimento. Verifica-se que a força magnética é proporcional à carga e à intensidade da velocidade da partícula, e que a direção da força é perpendicular às direções da velocidade e do campo magnético. F q( v B) Para qualquer sinal da carga, o módulo da força é dada por: F qvbsen Figura 4 - Regra da mão direita onde é o ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético. F 0 se a carga está parada ( v 0) ou v e B são paralelos ou antiparalelos ( n, com n 0,1, 2 ).

7 A unidade SI do campo magnético é o tesla (T): Uma unidade mais antiga para o campo magnético, ainda de uso comum, é o gauss (não faz parte do SI). A relação entre o tesla e o guass é: 1T = 10 4 gauss Linhas de Campo Magnético 1 tesla = 1 newton newton coulomb metro/segundo ampère metro As linhas de campo associadas a um dado campo magnético são desenhadas obedecendo: Toda linha de campo magnético é contínua e fechada, saindo do pólo N e chegando ao pólo S. Apenas uma linha de campo passa por um dado ponto do espaço e essa linha é tangente ao vetor campo magnético nesse ponto. O número de linhas de campo que atravessam uma superfície de área unitária e perpendicular a essas linhas é proporcional à intensidade do campo magnético local. Figura 5: Exemplos de linhas de campo magnético

8 A FORÇA DE LORENTZ Se existir campo magnético e elétrico atuando sobre uma carga q, a força resultante será: F = qe + qv B Esta é a chamada força de Lorentz. Ela não é um novo tipo de força: é apenas a soma da força elétrica com a força magnética (força eletromagnética) que atuam simultaneamente sobre a partícula carregada. A componente elétrica dessa força atua sobre qualquer partícula carregada, estando ela em repouso ou em movimento, no entanto, a componente magnética atua apenas sobre partículas carregadas em movimento. Uma aplicação mais simples da força de Lorentz é o estudo do comportamento de um feixe de partículas carregadas que passa por uma região em que E, B e v são perpendiculares entre si.

9 Força sobre condutores percorridos por corrente elétrica Um condutor retilíneo, de comprimento l, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, imerso em um campo magnético uniforme, cujo vetor campo magnético B forma um ângulo com a direção do condutor, sofre a ação de uma forma magnética F, cujo o módulo é dado pela expressão: F = i l B senθ Figura 6 Força magnética atuando em um segmento do condutor de comprimento l, percorrido por uma corrente de intensidade i, imerso num campo magnético uniforme B. A direção da força F é perpendicular ao plano que contém B e o condutor e a direção e sentido conforme figura 7. Figura 7: O polegar indica o sentido da corrente elétrica, a palma da mão estendida indica o sentido do vetor campo magnético B e a força F sai perpendicularmente da palma da mão. Referências: Halliday - Resnick - Walker. Fundamento da Física. Vol. 3. Alberto Gaspar - Física 3-1a. Edição/3a. Impressão