Força Magnética sobre Correntes Eléctricas

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1 Força Magnética sobre Correntes Eléctricas Quando um fio condutor percorrido por uma corrente eléctrica é colocado numa região onde existe um campo magnético, fica sujeito a uma força, que é igual à soma das forças magnéticas que actuam sobre as partículas carregadas que formam a corrente. Quando um condutor rectilíneo, de comprimento l é percorrido por uma corrente I, têm-se & & & & F = I l B F = I l B senθ 22/27 22/27

2 Força Magnética entre Duas Correntes Paralelas Podemos combinar os resultados obtidos para o campo magnético produzido por uma corrente e a força exercida por um campo magnético sobre uma corrente, para obter a força exercida entre duas correntes eléctricas. No caso de duas correntes paralelas e infinitas, a corrente I 1 cria um campo magnético que à distância d a que se encontra a corrente I 2 é dado por: B o I 1 1 = µ 2π d A força exercida pela corrente I 1 num comprimento dl 2 da corrente I 2 será: & & & df 12 I 2 dl2 B1 combinando estes dois resultados e uma vez que o campo magnético é perpendicular à corrente, obtém-se para a força por unidade de comprimento entre as correntes: = F l = µ o I 1 I 2 2π d Qual a relação entre a força e o sentido das correntes? 23/27

3 Força Magnética entre Duas Correntes Paralelas As forças exercidas entre as duas correntes formam um par acção-reacção, sendo atractivas no caso das correntes terem o mesmo sentido, ou repulsivas se as correntes tiverem sentidos opostos. Este resultado pode ser estendido para correntes com qualquer configuração. Estas interacções entre correntes são de grande importância prática para motores eléctricos e outras aplicações de engenharia. A unidade de corrente eléctrica no SI, o Ampére, é definida a partir da força entre correntes eléctricas, como a corrente que, circulando em dois condutores paralelos separados de uma distância de um metro, produz uma força por unidade de comprimento igual a N/m sobre cada condutor. 24/27

4 Aplicações: Galvanómetro Um galvanómetro consiste essencialmente numa bobina, sujeita a um campo magnético criado por um magnete permanente. Quando a bobina é percorrida por uma corrente fica sujeita a um binário de forças que tende a orientá-la perpendicularmente ao campo. A bobina roda até ficar em equilíbrio, contrabalançada por uma mola elástica, sendo o ângulo de rotação indicado por um ponteiro preso à bobina. Para que a rotação da bobina seja proporcional à corrente que a percorre o campo magnético que actua na bobina deve ser radial, razão pela qual os pólos do magnete permanente que produz o campo têm habitualmente a forma indicada na figura de baixo. A bobina é habitualmente enrolada num cilindro de ferro, que tende a concentrar as linhas do campo de modo que actuem na bobina paralelamente ao plano da mesma. 25/27

5 Aplicações: Motor Eléctrico de Corrente Contínua Um motor eléctrico é um dispositivo que transforma energia eléctrica em energia mecânica (movimento de rotação). A bobina é maior do que no caso do galvanómetro e encontra-se enrolada num cilindro, a armadura, que pode rodar continuamente numa direcção. Quando uma corrente percorre a bobina, esta tende a rodar para a posição em que fica perpendicular ao campo. De modo a manter uma rotação contínua inverte-se o sentido da corrente a cada meia rotação, no instante em que a bobina passa pelo ponto de equilíbrio, usando um sistema de escovas e comutadores. Os comutadores rodam com o motor, enquanto as escovas se mantêm estacionárias, tendo como função estabelecer o contacto eléctrico com as armaduras. 26/27

6 Aplicações: Altifalante O funcionamento do altifalante também se baseia na força provocada por um magnete numa corrente eléctrica. Quando a corrente eléctrica associada a um sinal áudio passa pela bobine ligada ao cone do altifalante, fica sujeita a uma força criada pelo magnete permanente. Á medida que a corrente varia com a frequência do sinal áudio, o cone do altifalante fica sujeito a uma força com a mesma frequência, oscilando para a frente e para trás com uma amplitude proporcional à amplitude do sinal eléctrico. O movimento vibratório do cone causa a compressão e rarefacção do ar adjacente, produzindo ondas sonoras. O altifalante transforma portanto energia eléctrica em energia sonora, sendo as frequências dos sons emitidos uma reprodução fiel do sinal eléctrico introduzido. 27/27