AULA Eletromagnetismo: Introdução ao eletromagnetismo.

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1 AULA 17.1 Eletromagnetismo: Introdução ao eletromagnetismo. 1

2 INTRODUÇÃO AO ELETROMAGNETISMO A palavra magnetismo está relacionada à Magnésia, região da Ásia onde foi encontrada, pela primeira vez, a magnetita, mineral que tem a propriedade de atrair e de ser atraído por pedaços de ferro. Pedras de magnetita são exemplos de ímãs naturais. 2

3 3 INTRODUÇÃO AO ELETROMAGNETISMO

4 INTRODUÇÃO AO ELETROMAGNETISMO É comum representar-se um ímã por meio de uma barra em forma de paralelepípedo reto separado em duas partes: uma região avermelhada, que representa o seu polo norte, e outra azulada, que representa o seu polo sul. 4

5 INTRODUÇÃO AO ELETROMAGNETISMO Quando seccionado, cada parte do ímã se comporta como um ímã menor, ou seja, não existe um ímã com apenas um polo (monopolo magnético). 5

6 6 Animação

7 SIMULAÇÃO DA EXPERIÊNCIA DE OERSTED Não passa corrente elétrica No fio: bússola alinhada com Campo magnético terrestre Passa corrente elétrica No fio: bússola se desvia. 7

8 CONCLUSÃO DA EXPERIÊNCIA DE OERSTED Cargas elétricas em movimento, ou seja, correntes elétricas, criam campo magnético na região do espaço que as circunda, sendo, portanto, assim como os ímãs, fontes de campo magnético. 8

9 CONCLUSÃO DA EXPERIÊNCIA DE OERSTED Verificamos experimentalmente que a intensidade (B) do campo magnético criado por um fio reto e longo é proporcional à intensidade de corrente elétrica (i) que o atravessa e é inversamente proporcional à distância (r) do ponto até o fio: B = μ i 2π r 9

10 CONCLUSÃO DA EXPERIÊNCIA DE OERSTED Nessa expressão, a constante μ é a permeabilidade magnética do meio em que está o fio. Para o vácuo, essa constante vale: μ 0 = 4π 10 7 T m/a A unidade de medida para o campo magnético no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o tesla (T) em homenagem a Nicola Tesla ( ) 10

11 EXEMPLO Um fio retilíneo e longo é percorrido por uma corrente elétrica com intensidade de 4 A. Determine o módulo do vetor campo magnético em um ponto P situado a 50 cm do fio. Considere que o meio em que se encontra o fio é o vácuo. 11

12 EXEMPLO Solução Dados: i = 4 A r = 50 cm = 0,5 m μ 0 = 4π 10-7 T m/a B = μ i 2π r B = 4π π 0,5 B = B = 1, T 12

13 AULA 17.1 Eletromagnetismo: Propriedades elétricas e magnéticas da matéria, em particular as relações estabelecidas entre elas. 13

14 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Diamagnéticas são aqueles que são repelidos pelos ímãs. Esse campo se alinha em direção oposta ao do imã, e isso causa a repulsão. o bismuto, ouro, o cobre, a prata, o chumbo, etc 14

15 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Diamagnéticas são aqueles que são repelidos pelos ímãs. Esse campo se alinha em direção oposta ao do imã, e isso causa a repulsão. o bismuto, ouro, o cobre, a prata, o chumbo, etc 15

16 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Paramagnéticas são os materiais que são fracamente atraídos pelos imãs. Eles possuem elétrons desemparelhados que se movem na direção do campo magnético, diminuindo a energia. Os materiais são o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, madeira, couro, óleo, etc. 16

17 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Paramagnéticas são os materiais que são fracamente atraídos pelos imãs. Eles possuem elétrons desemparelhados que se movem na direção do campo magnético, diminuindo a energia. Os materiais são o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, madeira, couro, óleo, etc. 17

18 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Ferromagnéticas são fortemente atraídas pelos ímãs. Os exemplos são: o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas. 18

19 CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS MAGNÉTICAS Ferromagnéticas são fortemente atraídas pelos ímãs. Os exemplos são: o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas. 19

20 CAMPO MAGNÉTICO É toda região do espaço em torno de um condutor percorrido pela corrente ou em torno de um imã. 20

21 TIPOS DE CAMPO MAGNÉTICO a) Campo magnético por um fio longo e reto 21

22 TIPOS DE CAMPO MAGNÉTICO A intensidade do vetor campo magnético criado pela corrente elétrica em um fio logo é: B = μ 0.i 2πr Onde B é o campo magnético em tesla (T) µ 0 = 4π 10-7 é a permeabilidade magnética do vácuo i é a corrente elétrica em Ampére 22

23 TIPOS DE CAMPO MAGNÉTICO b) Campo magnético criado por uma espira circular 23

24 TIPOS DE CAMPO MAGNÉTICO A intensidade do vetor indução magnética no centro de uma espira circular de raio R, é dada por: B = µ 0.i 2R 24

25 EXEMPLOS 1. Determine o módulo do campo magnético B originado pela corrente elétrica, no ponto O, nos seguintes casos µ 0 = 4π.10-7 I) Espira Circular II) Condutor Retilíneo i = 15A O 2 m i = 2A 5 m O 25

26 EXEMPLOS Solução No caso I B = μ 0.i 2R B = 4π B = 1, π T 26

27 EXEMPLOS No caso II B = µ 0.i 2πr B = 4π π 5 B = T 27

28 EXEMPLOS 2. Um fio retilíneo e longo é percorrido por uma corrente elétrica com intensidade de 20A. Determine o módulo do vetor campo magnético em um ponto P situado a 2,0 m do fio. Considere μ0=4π 10-7 T m/a e π = 3,14. 28

29 EXEMPLOS Solução B = µ 0.i 2πr. B = 4π π.2 = 80π10 7 / 4 π B = T 29

30 DEFINIÇÃO c) Campo magnético por um solenoide Solenoide é um dispositivo constituído de um fio condutor enrolado em forma de espiras não- justapostas. Em um solenoide Campo Magnético É conhecido também como eletroimã 30

31 EXEMPLO 1. É dado um solenoide retilíneo de comprimento de 10 cm que contém 2000 espiras e é percorrido por corrente de intensidade 10A. Sendo µ 0 = 4π.10-7 a permeabilidade magnética no vácuo, determine a intensidade do vetor indução magnética na região central do solenoide. Para um condutor reto no ponto O, o campo magnético cujo modulo é: 31

32 EXEMPLO Solução: B = μ 0.N.i L B = 4π , 1 B = 8π.10-2 T 32

33 INTERATIVIDADE a) O aluno poderá questionar o que eletromagnetismo; b) O que é campo magnético? 33