ORIGENS DO ELETROMAGNETISMO

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1 ELETROMAGNETISMO

2 ORIGENS DO ELETROMAGNETISMO O termo magnetismo resultou do nome Magnésia, região da Ásia Menor (Turquia), devido a um minério chamado magnetita (ímã natural) com a propriedade de atrair objetos ferrosos à distância (sem contato físico). Maxwell demonstrou em 1864 que as forças elétricas e magnéticas têm sua natureza dependente do referencial: uma força elétrica em determinado referencial pode tornar-se magnética se analisada de outro, e vice-versa. Ainda provou que os anéis de Saturno tinham de ser constituídos de milhares de meteoritos e fez importantes contribuições à termodinâmica. Faraday identificou a rotação do plano de polarização da luz quando era colocado num campo magnético. Acreditava nas linhas de campo elétrico e magnético como entidades físicas reais e não abstrações matemáticas. Sua descoberta mais importante é a indução eletromagnética, em 1831, utilizada na obtenção de energia elétrica nas usinas hidroelétricas.

3 Origens do Eletromagnetismo Usina de Itaipu Usina de Três Gargantas Turbina em funcionamento

4 PROPRIEDADES MAGNÉTICAS A Magnetita é um mineral magnético formado pelos óxidos de ferro II e III cuja fórmula química é Fe3O4. A magnetita apresenta na sua composição, aproximadamente, 69% de FeO e 31% de Fe2O3 ou 26,7% de ferro e 72,4% de oxigênio. O mineral apresenta forma cristalina isométrica, geralmente na forma octaédrica. É um material quebradiço, fortemente magnético, de cor preta, de brilho metálico, com densidade de 5,18 g/cm3. A magnetita é a pedra-ímã mais magnética de todos os minerais da Terra, e a existência desta propriedade foi utilizada para a fabricação de bússolas. 1. Polaridade 2. Atratibilidade 3. Inseparabilidade

5 QUESTÃO 01 (UFB) Uma bússola tem sua agulha magnética orientada com um polo (M) indicando Roraima e o outro (N) indicando o Paraná. A seguir, aproxima-se a agulha magnética dessa bússola bem perto da extremidade de um imã cujos polos são (P) e (Q), até que o equilíbrio estável seja atingido (ver figura). a) Quais são os polos magnéticos M e N da agulha magnética da bússola? b) Quais são os polos P e Q do imã?

6 QUESTÃO 02- (UFB) Pares de imãs em forma de barra são dispostos conforme indicam as figuras a seguir: A letra N indica o polo Norte e o S o polo Sul de cada uma das barras. Entre os imãs de cada um dos pares anteriores (a), (b) e (c) ocorrerão, respectivamente, forças de: a) atração, repulsão, repulsão; b) atração, atração, repulsão; c) atração, repulsão, atração; d) repulsão, repulsão, atração; e) repulsão, atração, atração.

7 QUESTÃO 03 (UnB-DF) Três chaves de fenda que podem estar com as pontas imantadas, cujos pólos são X, Y e Z, são aproximadas do pólo K de um imã. Observamos que os polos X e Y são atraídos e Z, repelido. Se a chave X é um polo sul, podemos afirmar que: I. Y é um polo norte. II. Z e K são polo norte. III. Y não está imantada e K é um polo sul. a) apenas I está correta b) I e II estão corretas c) I e III estão corretas d) apenas II está correta e) todas estão corretas

8 QUESTÃO 04 (PUC MG) A figura mostra o nascer do Sol. Dos pontos A, B, C e D, qual deles indica o Sul geográfico? a) A b) B c) C d) D

9 CAMPO MAGNÉTICO Pólo Norte Linhas de Saída Pólo Sul Linhas de Entrada Campo Magnético é a região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente elétrica ou em torno de um ímã. Para cada ponto do campo magnético, existe um vetor B, denominado vetor campo magnético. No SI, a unidade do vetor B é o Tesla (T)

10 MAGNETISMO TERRESTRE Pólo magnético norte Pólo magnético sul (2001) N W (1998) S E (2004) N W (2004) S E

11 FENÔMENOS MAGNÉTICOS Aurora Boreal Pólo Norte Aurora Austral Pólo Sul

12 FONTES DO CAMPO MAGNÉTICO Carga em Repouso Campo Elétrico Carga em Movimento Campo Elétrico e Campo Magnético 1. Fio Retilíneo e Longo Módulo Direção e Sentido Regra da Mão Direita

13 FONTES DO CAMPO MAGNÉTICO 2. Espira Circular Módulo Direção e Sentido Regra da Mão Direita 3. Bobina Chata Módulo Direção e Sentido Regra da Mão Direita

14 4. Solenóide FONTES DO CAMPO MAGNÉTICO Módulo Direção e Sentido Regra da Mão Direita

15 QUESTÃO 05 (FATEC-SP) Um condutor reto e longo é percorrido por corrente elétrica invariável i. As linhas de indução de seu campo magnético seguem o esquema:

16 QUESTÃO 06 (FURG-RS) Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica constante, que cria um campo magnético em torno do fio. Podemos afirmar que esse campo magnético: a) tem o mesmo sentido da corrente elétrica. b) é uniforme. c) é paralelo ao fio. d) aponta para o fio. e) diminui à medida que a distância em relação ao condutor aumenta.

17 QUESTÃO 07 (UEL-PR) Um fio longo e retilíneo, quando percorridos por uma corrente elétrica, cria um campo magnético nas suas proximidades. A permeabilidade magnética é μ= 4π10-7 T. Observe a figura abaixo. Se a corrente elétrica é de 5,0 A, o campo magnético criado num ponto P distante 0,20 m do fio, conforme a figura, vale: a) 1, T, orientado como a corrente i. b) 1, T, perpendicular ao plano do papel, para fora. c) 5, T, dirigido perpendicularmente ao fio, no próprio plano do papel. d) 5, T, orientado contra a corrente i. e) 5, T, perpendicularmente ao plano do papel, para dentro.

18 QUESTÃO 08 (UFPEL-MG) A figura a seguir mostra dois fios retos e longos, ortogonais entre si, cada um percorrido por uma corrente elétrica i, de mesma intensidade, com os sentidos mostrados. De acordo com seus conhecimentos e com as informações dadas, das regiões I, II, III, IV, aquelas em que podem existir pontos nos quais o campo magnético resultante criado pelas correntes seja não nulo, são a) apenas I e IV. b) I, II, III e IV. c) apenas II e III. d) apenas II, III e IV. e) apenas I, II e III.

19 QUESTÃO 09 Dada a figura abaixo, determine a intensidade do campo magnético resultante no ponto P. Dados: i1 = 3A, i2 = 5A, m 0 = 4p.10-7 T.m/A

20 QUESTÃO 10 (FAAP-SP) Duas retas paralelas conduzem correntes com a mesma intensidade i = 10 A. Calcule a intensidade da indução magnética no ponto P, situado no plano das retas, conforme a figura. (Dado: mo = 4 p x 10-7 T.m/A.)

21 FORÇA MAGNÉTICA DE LORENTZ

22 FORÇA MAGNÉTICA DE LORENTZ 1º Caso Carga em repouso no campo magnético Força Magnética FM = q.v.b.senθ FM = 0 2º Caso Carga com velocidade paralela ao campo magnético Força Magnética FM = q.v.b.senθ FM = 0 3º Caso Carga com velocidade perpendicular ao campo magnético Nesse caso a partícula executa M.C.U. de Raio R Força Magnética FM = q.v.b.senθ FM = q.v.b

23 Força Magnética de Lorentz Regra da mão Esquerda F F F

24 Força Magnética de Lorentz 4º Caso Carga com velocidade oblíqua ao campo magnético Força Magnética FM = q.v.b.senθ

25 QUESTÃO 11

26 QUESTÃO 12

27 QUESTÃO 14

28 FIO RETILÍNEO EM CAMPO MAGNÉTICO Força Magnética para Carga FM = q.v.b.senθ FM= q.v.b Força Magnética para Fio FM = B.i.L.senθ FM = B.i.L Mesmos sentidos de corrente - Atração Sentidos opostos de corrente - Repulsão

29 QUESTÃO 15

30 QUESTÃO 16

31 EXERCÍCIOS PARA ENTREGAR Calcule a Força magnética entre os fios nas figuras ao lado: Obs.: Dê a resposta em unidades do SI