Física Geral. Eletricidade 3 Magnetismo

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1 Física Geral Eletricidade 3 Magnetismo

2 Magnetismo Termo vem da região onde a Magnetita era encontrada, Magnésia na Grécia. Em 1600 William Gilbert publica seu trabalho onde conclui que a Terra é magnética, sendo a causa do deslocamento da agulha da bússola. Em 1750 John Michel descobre que os pólos magnéticos obedecem à lei do inverso do quadrado da distância. Até 1820 a eletricidade e o magnetismo eram estudados independentemente, até que Christian Oersted descobriu que a corrente elétrica em um fio pode deslocar a agulha de uma bússola.

3 Eletricidade e Magnetismo Da mesma forma que cargas elétricas os imãs podem se atrair ou se repelir sem se tocar. Também como as forças elétricas, a intensidade da força magnética depende da distância. Enquanto a carga elétrica é o centro da força elétrica, a região dos pólos magnéticos (norte e sul) é que dá origem à força magnética. Uma diferença importante entre essas duas manifestações de interação é que, ao contrário do caso elétrico, o magnetismo não possui entidades independentes (somente pólo sul, ou somento pólo norte).

4 Campos Magnéticos Cargas elétricas em movimento causam distorções no campo elétrico, dando origem ao campo magnético. Esse comportamento foi explicado em 1905 por Albert Einstein, na teoria da relatividade especial. O campo magnético pode ser entendido como um subproduto relativístico do campo elétrico. Cargas elétricas em movimento tem associadas tanto um campo elétrico como um campo magnético.

5 Campos magnéticos Os elementos fundamentais de geração dos campos magnéticos são os elétrons dos átomos. Esses elétrons estão em constante movimento. Os dois tipos de movimento dos elétrons que contribuem para o magnetismo são a rotação em torno do próprio eixo (spin) e o movimento a rotação em torno do núcleo. O spin é a contribuição mais importante para a maioria dos imãs. A maior parte dos átomos possuem tanto elétrons rotacionando para um lado, como para o outro lado. Por isso os imãs naturais não são tão comuns. Em átomos como o ferro, níquel e cobalto os campos magnéticos dos elétrons não se aniquilam completamente. Normalmente imãs são feitos de ligas com esses elementos.

6 Correntes Elétricas e Campos Magnéticos Quando uma corrente elétrica passa por um fio, linhas circulares concêntricas de campo magnético são formadas. Trocando o sentido da corrente, os ponteiros das bússolas vão se mover até inverter a sua direção, mostrando a inversão do campo magnético. Se o fio for encurvado fomando uma espira, as linhas do campo magnético se agruparão em um feixe no interior da espira.

7 Forças Magnéticas em Corpos Carregados Uma partícula carregada em repouso não interage com um campo magnético. Quando uma partícula carregada move-se num campo elétrico, seu carater magnético se manifesta.! F = q! v! B F = qvb senθ

8 Força Magnética Sobre Fios Percorridos por Correntes Da mesma forma que partículasem movimento sofrem deflexão em um campo magnético, uma corrente elétrica em um fio na mesma situação também sofre ação de força magnética. Como as cargas elétricas estão presas ao fio, então o próprio fio sofrerá a ação da força.

9 Galvanômetro Medidor baseado em corrente elétrica. O campo produzido por uma bobina (várias espiras) interage com um campo elétrico. Uma agulha é conectada à bobina que gira em torno de um eixo. No galvanômetro básico, a força rotacinal é equilibrada por uma mola espiral.

10 Motor Elétrico Princípio de funcionamento semelhante ao do galvanômetro. A corrente troca de sentido quando a bobina completa meiavolta.

11 Campo Magnético Terrestre Os polos magnético da Terra não coincidem com os pólos geográficos. Atualmente há uma diferença angular de cerca de 20 graus. O campo magnético não é estável, ele muda através das eras geológicas. Ocorre inversão dos pólos em intervalos de tempo irregulares de cerca de centenas de milhares de anos.

12 Raios Cósmicos Radiações que bombardeiam a Terra constantemente. São de diversas origens e podem atingir altíssimas energias, da ordem de ev (algumas dezenas de Joules). O campo magnético terrestre cria uma blindagem para uma parte substancial dessas radiações (que são partículas carregadas).