Apostila de Física 37 Campo Magnético

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1 Apostila de Física 37 Campo Magnético 1.0 Definições Ímãs Pedra que atrai ferro ou outras pedras semelhantes. Fenômenos magnéticos Propriedades dos ímãs que se manifestam espontaneamente na Natureza. Magnetita ímã natural que contém óxido de ferro. Ímã artificial Ímã obtido através do processo de imantação. Agulha magnética Ímã em formato de losango. 2.0 Fenômenos Magnéticos Pólos Extremidades dos ímãs que atraem metais. Um ímã assume a direção norte-sul geográfica local: Pólo norte Região que se volta para o norte geográfico. Pólo sul Região que se volta para o sul geográfico. Costuma-se pintar os pólos com cores diferentes. Propiciou a criação da bússola. Pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem. Inseparabilidade dos pólos Se um ímã for dividido n vezes, cada parte nova terá os 2 pólos. Cargas elétricas em movimento geram um campo magnético.

2 3.0 Campo Magnético Campo magnético Toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em torno de um ímã. Intensidade do campo magnético: Grandeza vetorial. Unidade Tesla (T). Quanto mais próximo das linhas de indução, maior é a intensidade do campo magnético. Linhas de indução: Toda linha que, em cada ponto, é tangente ao campo magnético e é orientada no sentido desse vetor. Representação gráfica da variação da intensidade do campo magnético numa certa região do espaço. Sai do pólo norte e chega ao pólo sul externamente ao ímã. Não se cruzam. Campo magnético uniforme: Campo magnético gerado por ímãs em formato de U Ímã de ferradura. Em todos os pontos, a intensidade do campo elétrico tem a mesma direção, sentido e intensidade. As linhas de indução são retas paralelas espaçadas e orientadas do norte para o sul. Lei de Biot-Savart ou Lei elementar de Laplace: Direção da intensidade do campo magnético Perpendicular ao plano. Sentido da intensidade do campo magnético Determinado pela regra da mão direita: Coloca-se a mão direita com os 4 dedos lado a lado no mesmo plano que o da alma da mão com o polegar levantado nesse plano.

3 Aponta-se o polegar no sentido da corrente elétrica e os outros 4 dedos no sentido de ΔL para o ponto P. O sentido do campo será aquele de trás para frente da palma da mão Sentido que a mão daria um empurrão. Intensidade da intensidade do campo magnético: - Permeabilidade magnética do vácuo. ΔL Elemento pequeno do condutor. r Distância do ponto P à ΔL. Representa a constante de proporcionalidade, que depende do meio (vácuo). A permeabilidade magnética do vácuo é uma constante universal equivalente à permitividade do vácuo na Eletrostática Unidade: Tesla vezes metro por Ampère (T.m/A): 3.1 Campo Magnético numa Espira Circular Espira circular Condutor dobrado segundo uma circunferência de centro O e raio R. Indução magnética no ponto O : Direção Perpendicular ao plano da espira. Sentido Determinado pela regra da mão direita. Intensidade determinado pela lei de Biot-Savart, sendo o ângulo do seno igual a 90 :

4 Pólo norte: Local onde as linhas saem. Regra do relógio Quando a corrente for vista no sentido anti-horário. Pólo sul: Local aonde as linhas chegam. Regra do relógio Quando a corrente for vista no sentido horário. O símbolo representa o vetor quando as linhas saem do plano. O símbolo representa o vetor quando as linhas entram no plano. Bobina chata Justaposição de n espiras iguais, sendo a espessura do enrolamento bem menor que o diâmetro de cada espira: 3.2 Campo Magnético em um Condutor Reto As linhas de indução do campo magnético são circunferências concêntricas ao condutor, situadas em planos perpendiculares a ele. Em um ponto P à uma certa distância do fio, o vetor indução magnética terá: Direção Tangente a linha de indução que passa pelo ponto P. Sentido Determinado pela regra da mão direita. Intensidade A mesma em todos os pontos:

5 4.0 Lei de Ampère A circulação da indução magnética num percurso fechado é proporcional à soma algébrica das intensidades das correntes elétricas enlaçadas pelo percurso: 5.0 Campo Magnético no Solenóide Solenóide ou bobina longa Fio condutor enrolado segundo espiras iguais, uma ao lado da outra, igualmente espaçadas. Extremidades do solenóide Pólos. Vetor de indução magnética: Direção Mesma do eixo geométrico do solenóide. Sentido Determinado pela regra da mão direita. Intensidade: n Número de espiras enlaçadas. Representa a densidade linear das espiras Número de espiras por unidade de comprimento. 6.0 Campo Magnético Terrestre A Terra funciona como um grande ímã, sendo os pólos norte e sul geográfico respectivamente os pólos sul e norte magnético Contrários. O campo magnético da Terra é similar ao campo magnético originado por um espira circular percorrida por uma corrente muito intensa. O centro da Terra é formado de vários metais pesados (níquel e ferro) As correntes existentes nesse núcleo seriam os principais responsáveis pelo campo magnético terrestre. O vetor campo magnético é sujeito a variações causadas pelas correntes elétricas na ionosfera e pela atividade magnética do Sol.

6 6.1 Elementos do Campo Magnético Terrestre Meridiano magnético Seção elíptica contida no plano definido pela linha dos pólos magnética e a vertical do lugar (observador). Inclinação magnética O ângulo formado entre o vetor indução magnética e a direção horizontal do lugar. Pólos magnéticos Pontos da Terra que possuem uma inclinação magnética de 90. Equador magnético Linha que liga todos os pontos cuja inclinação magnética é nula. Componente horizontal do campo magnético Projeção do vetor campo magnético: Declinação magnética Ângulo formado pelos meridianos magnético e geográfico: Chamada de oeste/negativa quando o pólo norte da agulha está para a parte ocidental do meridiano geográfico. Chamada de leste/positiva quando o pólo norte da agulha está para a parte oriental do meridiano geográfico. Linha agônica Pontos cujas declinações magnéticas são iguais a zero. Carta magnética Mapa do comportamento geomagnético da superfície terrestre: Carta de declinação Apresenta linhas isógonas ou isogônicas, que unem os pontos de mesma declinação magnética. Carta de inclinação Apresenta linhas isóclinas ou isoclínicas, que unem os pontos de mesma inclinação magnética. Carta de intensidade total Apresenta linhas que unem os pontos de mesmo valor de intensidade total do campo geomagnético. O magnetismo terrestre muda constantemente com o passar do tempo.