Ismael Rodrigues Silva Física-Matemática - UFSC. cel: (48)

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1 Ismael Rodrigues Silva Física-Matemática - UFSC cel: (48)

2 Verdadeiro ou Falso 1) O polonortedaagulhamagnéticadeumabússolaapontaparaopolonortegeográficoda Terra. Falso: O polo norte magnético de uma bússola aponta para o norte geográfico da Terra, mas não especificamente para o polo norte geográfico. 2) A Terra se comporta como um grande ímã. O norte geográfico se comporta como um polo sul magnético e o sul geográfico se comporta como um polo norte magnético. Verdadeiro. 3) Algumas substâncias, mesmo imantadas, perdem suas propriedades magnéticas a temperaturas abaixo de zero. Verdadeiro. 4) OpolonortemagnéticoeopolosulgeográficodaTerrasãocoincidentes. Falso:OpolosnortemagnéticoesulgeográficodaTerranãoficamnomesmolugar. 5) Dentro da Terra, as linhas de indução magnética vão do norte geográfico ao sul geográfico. Verdadeiro. 7) Partículas provenientes do vento solar e a poeira espacial são canalizadas pelo campo magnético terrestre, e os impactos com a alta atmosfera resultam na aurora boreal/austral. Verdadeiro.

3 O vetor campo magnético, em um ponto do espaço, é tangente (paralelo) à linha de indução naquele ponto. A direção do vetor campo magnético em um ponto do espaço é a direção de uma agulha magnética ali colocada. O sentido do vetor é o sentido para o qual o polo norte da agulha aponta. Em um campo magnético uniforme, o vetor campo magnético tem a mesma direção, o mesmo sentido e o mesmo módulo em todos os pontos. As linhas de indução de um campo magnético uniforme são paralelas e igualmente espaçadas. Oersted verificou, em 1820, que uma agulha magnética se orienta perpendicularmente a um fio no qual passa uma corrente elétrica. Foi a primeira evidência de que a eletricidade e o magnetismo estão relacionados.

4 49 Se uma partícula com velocidadeeeletrizada com carga for lançada em um campo magnético, então ela sofrerá uma força magnética. Verifica-se que onde é o ângulo entre e.,

5 50 Em outras palavras, ou =, eessa constante é, por definição, o módulo de, ou seja, ou

6 51 A força magnética é perpendicular a e perpendicular a, ou seja, é perpendicular ao plano determinado por e.

7 52 F B v Para determinar o sentido da força magnética, vamos usar a regra do tapa. Se a carga q for positiva, use, com a mão direita, a seguinte regra: o polegar indica o sentido do vetor, o dedo médio indica o sentido de, e o vetor força magnética sai da palma da mão.

8 53 Caso a carga q seja negativa, utilize a mão esquerda. Para decorar essa regra, lembre que há maisdestros e menos canhotos. - +

9 54 Em suma: Seumapartículacomcarga passacomvelocidadeemum pontoondeháumcampomagnéticoentãoelasofreráuma força magnética, sendo que Módulo: = onde éoânguloentree; Direção:éperpendicularaea; Sentido: regra do tapa utilizando mão direita para cargas positivas e mão esquerda para cargas negativas.

10 55 Propriedades: Uma partícula neutra ( = 0) não sofre força magnética, independentemente da sua velocidade. Uma partícula em repouso ( =0) não sofre força magnética, independentemente da sua carga elétrica. A força magnética é máxima quando =1, ou seja, quando =90 (vperpendicularab).

11 56 Propriedades: Seoânguloentree forzeroou180 então =0e portanto =0. Em outras palavras, o campo magnético nãoatuaemumacargaquesemoveparalelamentea. Força magnética nula = Força magnética nula =

12 57 Propriedades: O trabalho realizado pela força magnética é dado por = =. Como é paralelo a e é perpendicular a, temos que é perpendicular a e portanto =0 sempre. Em outras palavras, a força magnética não contribui para a energia de uma partícula. Enquanto campo elétrico provoca força tangencial que pode aumentar ou diminuir a velocidade e a energia da partícula, o campo magnético provoca força centrípeta que pode somente mudar a direção e o sentido da velocidade, sem alterar seu módulo.

13 58 Unidades fundamentais do Sistema Internacional Grandeza massa tempo comprimento temperatura termodinâmica quantidade de matéria corrente elétrica intensidade luminosa Unidade quilograma (kg) segundo (s) metro (m) kelvin (K) mol ampère (A) candela (cd)

14 59 Algumas unidades derivadas Grandeza velocidade Unidade m/s frequência Hz = 1/s momento força kg m/s N = kg m/s² energia J = N m = kg m²/s² carga elétrica C = A s diferença de potencial V = J/C = kg m²/(s³ A)

15 Sabemos que = = [] [ θ] = * +,! " # $%& '. Portanto ou Onde significa a unidade de B e 1. =1 3 = * +, = 60 * -, =. Por outro lado, também usaremos, por razões a serem entendidas tempestivamente, = /,² =. onde 1 / =1 1 / 2

16 61 Um vetor que entra perpendicularmente na folha de papel será denotado por E um vetor que sai perpendicularmente da folha de papel será denotado por Pense em um dardo se aproximando e se afastando.

17 62 1) Próton com velocidade para a esquerda, campo magnético entrando na folha. v B Usando a mão direita, vemos que a força é para baixo. F 2) Elétron com velocidade para a direita, campo magnético para baixo. B Usando a mão esquerda, vemos que a força está saindo da folha. v F

18 63 1) Neutron com velocidade para a direita, campo magnético entrando na folha. v B Não há força magnética pois a carga elétrica é nula. 2) Pósitron com velocidade para a direita sofre uma força magnética para cima. F v Usando a mão direita, vemos que o campo magnético está entrando na folha. B

19 64 1) Elétron em um campo magnético para baixo sofre uma força saindo da folha. F B Usando a mão esquerda, vemos que a velocidade é para a direita. 2) Próton com velocidade para cima em um campo magnético para baixo. v B Não há força magnética pois v e B são antiparalelos ( = 180 ) v

20 65 Uma partícula com carga positiva é lançada perpendicularmente a um campo magnético que está entrando na folha do papel. A força magnética é perpendicular a e atua como força centrípeta, sem alterar o módulo da velocidade. A trajetória será, portanto, uma circunferência, e o movimento da partícula será circular uniforme.

21 66 Aforçacentrípetaéiguala =, ² 8, onde 8 é o raio da trajetória e,é a massa da partícula. Por outro lado, temos = 90 =, e portanto, ² 8 =, ou seja, o raio da trajetória será

22 67 Uma volta completa tem comprimento C=2=8. Como a velocidade é, o tempo. gasto para uma volta, chamado de período, será ou seja,. = + =2=8 =2=,, Afrequência9 édadapor1/.,eportanto obs:. =, 9 =3/

23 68 Considere um fio de comprimento >, percorrido por uma corrente?, colocado perpendicularmente a um campo magnético uniforme B. A corrente convencional é constituída por cargas positivas móveis. Cada carga é submetida a uma pequena força com sentido dado pela regra do tapacomamãodireita.

24 69 Atuará no condutor, portanto, uma força resultante, que é a soma vetorial das

25 70 Sendo a carga de cada partícula móvel e sua velocidade, a força 9 em cada partícula será dada por 9 = 90 =. Supondo que haja * cargas móveis no condutor, como todos o mesmo sentido, temos =*9 =* = *. Sendo * a carga total no condutor e o tempo para a carga passar pelo condutor, então a corrente? é dada por? = *, ou seja, * =?.

26 71 Por outro lado, temos claramente = >, e portanto > = * =?, ou seja, =?>. Se o condutor formar um ângulo com, teremos Note que fio paralelo ao campo implica em força nula.