F-328 Física Geral III

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1 F-328 Física Geral III Aula exploratória- 08 UNICAMP IFGW F328 1S2014 1

2 Pontos essenciais Campo magnético causa uma força sobre uma carga em movimento Força perpendicular a: Campo magnético Velocidade da carga v Nenhum trabalho realizado F328 1S2014 2

3 Força magnética Sobre uma carga em movimento F = qv Sobre um fio com corrente (fluxo de cargas em movimento) F = i L (no sentido de i) Campos elétricos e magnéticos (força de Lorentz) F = q( E + v ) F328 1S2014 3

4 Vetores 3D Sentido Saindo da tela Entrando na tela Produto vetorial A = ( A A ) i + ( A A ) j + ( A y z z y z x x z x y A y x ) k Sentido segue a regra da mão direita: Dobrar os dedos no sentido de de Polegar indica a direção de A para A Vetores unitários a b = 0 Se a = b = + c = c Se a e b estão na ordem i, j, k Se a e b não estão na ordem " " ( i i = ) ( " i j = k ) ( " i k = j ) 0 k i + - j F328 1S2014 4

5 Movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme Movimento circular v F v F F Movimento helicoidal v v Raio: r = Período: mv q Τ = 2π r 2π m = v q Frequência de cíclotron: v f = 1 = Τ q 2π m q v r v v p v : Movimento circular v : Movimento helicoidal Passo: p = v Τ = v 2π m q F328 1S2014 5

6 Torque em espira com corrente F 1 A F 4 F 1 A µ F 2 i F 3 F 3 Momento magnético dipolar da espira F 2 = F 4 (têm mesma linha de ação) µ = NiAnˆ F 1 = F 3 = ib Torque em relação ao ponto O A força líquida sobre a espira é nula τ = µ F328 1S2014 6

7 Exercício 01 Uma carga q = 25 µc tem uma velocidade de m/s fazendo um angulo de 45º com o eixo x no plano xz. Há um campo magnético de intensidade 0,03 T. a) Se está orientado ao longo do eixo z positivo, qual é a força atuando sobre a carga? b) Se a força atuando sobre a carga é igual a N ao longo do eixo y positivo, quais são a direção e o sentido de? F328 1S2014 7

8 Exercício 02 Uma barra de metal de massa m desloca-se sobre um par de guias condutoras longas e horizontais separadas por uma distância d e conectados a um dispositivo que fornece uma corrente i constante para o circuito. Existe um campo magnético vertical, como mostrado. a) se não há atrito e a barra parte do repouso em t =0, mostre que no instante t a barra tem uma velocidade v =(id/m) t; b) em que sentido a barra vai se mover? c) se o coeficiente de atrito estático é µ e, encontre o mínimo campo necessário para iniciar o movimento da barra. F328 1S2014 8

9 Exercício 03 Uma espira de um fio consiste de duas semicircunferências conectadas por segmentos retos (conforme figura abaixo). A semicircunferência interna tem raio R 1 e a externa tem raio R 2. Uma corrente i passa nessa espira com sentido anti-horário na parte externa. A espira está numa região onde há um campo de indução magnética uniforme entrando perpendicularmente no plano do papel. a) calcule a força magnética total sobre a espira; b) qual é o momento magnético dessa espira com corrente? c) qual é o torque magnético sobre a espira? F328 1S2014 9

10 Exercício 04 Um disco uniforme de massa m, raio R e densidade de carga superficial σ gira em torno do seu eixo com velocidade angular ω. Um campo magnético uniforme de módulo atravessa o disco, fazendo um ângulo θ com o eixo de rotação do disco. Calcule: a) o momento de dipolo magnético do disco girante; b) o torque líquido sobre o disco. σ θ ω eixo de rotação F328 1S

11 Exercício 05 - Extra Uma haste condutora de comprimento L = 15 cm e de massa m = 30 g está localizada sobre um plano inclinado que faz um ângulo θ =37º com a horizontal. A corrente entra e sai da haste por fios flexíveis e leves que não são levados em consideração. Para qual corrente (intensidade e sentido) a haste está em equilíbrio num campo magnético vertical de intensidade =0,25 T, como indicado na figura? F328 1S