Eletromagnetismo. Motor Eletroimã Eletroimã. Fechadura eletromagnética Motor elétrico Ressonância Magnética

Transcrição

1 Eletromagnetismo Motor Eletroimã Eletroimã Fechadura eletromagnética Motor elétrico Ressonância Magnética Representação de um vetor perpendicular a um plano 1

2 Campo Eletromagnético Regra da mão direita: Dedo polegar é o sentido da corrente e os demais dedos o sentido do campo magnético. Espira circular Bobina chata ou plana É representado por N espiras circulares B = Campo Magnético (T = tesla) µ o = Constante de permeabilidade magnética no váculo i = intensidade de corrente elétrica (A = amperes) R = raio da espira (m = metros) N = número de espiras 2

3 Fio reto ou condutor retilíneo Solenóide ou espiral B = Campo Magnético (T = tesla) µ o = Constante de permeabilidade magnética no vácuo i = intensidade de corrente elétrica (A = amperes) R = raio da espira (m = metro) N = número de espiras L = comprimento do solenoide (m = metro) 3

4 Força Eletromagnética Regra da mão esquerda (para carga positiva): Dedo polegar é o sentido força magnética, o dedo indicador é o sentido do campo magnético e o dedo médio é o sentido da velocidade. Para carga negativa, fazemos a regra da mão esquerda só que com a mão direita. Lembre-se que estes três vetores estão perpendiculares entre si. - Sobre uma carga elétrica em movimento imersa em um campo magnético e uniforme: Carga positiva ou um próton Carga negativa ou um elétron F m = Força magnética (N = newton) B = Campo Magnético (T = tesla) q = Carga elétrica (C = coulomb) V = velocidade (m/s = metros por segundo) T = Período (tempo para dar uma volta completa) (s = segundos) R = raio da trajetória (m = metro) M = massa (kg = quilograma) Obs.: Quando o ângulo entre a velocidade e o campo magnético for diferente de 90º, fazer: 4

5 - Sobre um condutor ou fio reto com uma corrente elétrica imersa em um campo magnético e uniforme: Regra da mão esquerda : Dedo polegar é o sentido força magnética, o dedo indicador é o sentido do campo magnético e o dedo médio é o sentido da corrente elétrica. F m = Força magnética (N = newton) B = Campo Magnético (T = tesla) i = intensidade de corrente elétrica (A = amperes) L = comprimento do fio imerso no campo magnético e uniforme (m = metro) Em geral, o valor de é de 90º, sendo sen 90º = 1. Assim: = ângulo entre o campo magnético e o fio. 5

6 - Sobre dois fios paralelos com corrente elétrica imersos em um campo magnético e uniforme. F m = Força magnética (N = newton) µ o = Constante de permeabilidade magnética no vácuo i 1 e i 2 = Correntes elétricas nos fios (A = ampere) L = comprimento do fio imerso no campo magnético e uniforme (m = metro) r = distância entre os fios (m = metro) 6

7 Corrente elétrica induzida e fem (força eletro magnética) induzida Quando deslocamos um fio, com uma velocidade V perpendicular a um campo magnético B, surge uma força magnética F m que podemos obter o vetor através da regra da mão direita 2 (que é a mesma regra da mão esquerda com a mão direita, por ser cargas negativas): Isto ocorre, pois a carga elétrica que se desloca no interior do fio ser o elétron, ou seja, negativa. Isto faz com que os elétrons se desloquem no sentido da F m, fazendo com que uma das extremidades do fio fique com carga positiva e a outra extremidade com carga negativa. Estas cargas, geram um campo elétrico do positivo para o negativo, como aprendeu em eletrostática. Ao inserir uma carga negativa neste campo elétrico (o elétron que se desloca), aparece uma força elétrica F e com vetor contrário ao campo elétrico. Se eventualmente esta carga fosse positiva a força seria na mesma direção do campo elétrico. Porém, nesta situação, isto não ocorre. Isto cria uma ddp (diferença de potencial ou voltagem ou tensão ou fem) em seus terminais. Esta F e terá sempre seu sentido oposto ao da F m. Se este fio deslocar sobre um outro condutor em forma de U, ele formará um circuito fechado. Surgirá uma corrente elétrica que representamos no sentido contrário ao deslocamento do elétron no interior do condutor. A fórmula para calcular a fem induzida e em V (volt) será: B = Campo Magnético (T) L = Comprimento do fio (m) V = Velocidade de deslocamento do fio (m/s) Para calcular a corrente elétrica induzida, podemos utilizar a 1ª Lei de Ohm: 7

8 Fluxo Magnético Somente temos fem (força eletro motriz ou voltagem ou tensão) induzida numa espira, imersa em um campo magnético, se ocorrer variação do número de linhas de indução que atravessam a superfície da espira. Fluxo magnético é a grandeza escalar que mede o número de linhas de indução que atravessam a área A de uma espira, imersa num campo magnético de indução de módulo B. Assim: Lei de Faraday-Neumann = fluxo magnético (Wb = weber) B = Campo Magnético (T = tesla) A = área da espira (m 2 = metro quadrado) = Ângulo entre o vetor normal n perpendicular ao plano da espira e o vetor campo magnético B. ou0 e m = fem induzida média (V = volt). É negativa pois a força eletromotriz induzida se opõe a variação de fluxo que a origina (na próxima página veja Lei de Lenz). = Variação de fluxo magnética (Wb = weber) t = variação de tempo (s = segundos) N = número de espiras. No vetor normal n paralelo ao campo magnético B o ângulo entre eles é = 0º. Assim, cos 0º = 1. A fórmula do fluxo magnético fica: Para o vetor normal n perpendicular ao campo magnético B o ângulo entre eles é = 90º. Assim, cos 90º = 0. A fórmula do fluxo magnético fica: 8

9 Quando o vetor normal n é inclinado em relação ao campo magnético B com um ângulo qualquer, a fórmula do fluxo magnético fica: Indução eletromagnética Lei de Lenz Para induzir uma corrente elétrica em um fio, é necessário que haja uma variação do fluxo magnético. Assim, somente terá a formação desta corrente se movimentarmos um imã próximo ao fio, aproximando e afastando deste fio. Para determinar o sentido da corrente induzida, utilizando a Lei de Lenz. Vamos aqui dar uma regra simplificada. Ao se aproximar um polo de um imã em uma espira, desenhamos simbolicamente a letra do polo que aproximou e isto indica o sentido da corrente elétrica induzida. Ao afastar este polo, o sentido da corrente é dado pela letra do polo oposto. Observe os exemplos: Ao aproximar o polo norte do imã na expira, escreve a letra N de norte. As pontas com as flechas indicam o sentido da corrente induzida. Já, quando afastamos o polo norte, a letra escrita é a do polo oposto. No caso, o S de sul. Da mesma forma, se aproximar o polo sul, a letra escrita é o S e se afastar o polo sul, a letra escrita é a oposta, no caso, o norte. 9

10 Transformador É um aparelho que permite modificar uma ddp alternada. Pode aumentar ou diminuir, de acordo com a conveniência. E P = ddp na bobina que será transformada = primário E S = ddp na bobina após ser transformada = secundário N P = número de espiras na bobina primária N S = número de espiras na bobina secundária I P = corrente elétrica na espira da bobina primária I S = corrente elétrica na espira da bobina secundária = fluxo magnético no núcleo do transformador Se N S > N P, o transformador é um elevador de ddp. Se N S < N P, o transformador é um abaixador de ddp. 10