AULA 01: CAMPO MAGNÉTICO

Transcrição

1 PROF. ALEADRO FREITA 1. ÍMÃ: ão corpos que atraem ferro ou que interagem entre si. 2. PROPRIEDADE DO ÍMÃ 1ª) Todo imã possui dois pólos: o orte () e o ul (). AULA 01: CAMPO MAGÉTICO 2ª) Os pólos de um ímã são inseparáveis. Cada pedaço de um ímã gera um novo ímã. 3ª) Pólos iguais se repelem e opostos, atraem-se. Repulsão Repulsão Atração 4ª) Todo ímã próimo à superfície terrestre terá, aproimadamente, seu pólo norte indicado para o norte geográfico (.G.) e o seu pólo sul, para o sul geográfico (.G). Conclui-se, então, que o planeta Terra funciona como um gigantesco ímã; cujo pólo sul magnético (.M) coincide, com o pólo norte geográfico, e o pólo norte magnético (.M) coincide com o pólo sul geográfico, aproimadamente. Com base nisto, os chineses criaram a bússola. Terra funcionando como um.m..g. gigantesco ímã. O L Bússola Ímã (agulha magnética) Terra.G..M. Atenção: Um corpo, que pode adquirir propriedades magnéticas (E: ferro, níquel, cobalto, etc.), pode ser imantado atritando-se um ímã sobre ele, sempre no mesmo sentido, ou colocando-o em contato com um ímã. ATRITO: Corpo imantado (ferro) ímã ímãs elementares orientados COTATO: ímã 3. CAMPO MAGÉTICO ou CAMPO DE IDUÇÃO MAGÉTICA: É a região do espaço criada por um ímã onde ocorrem interações magnéticas. O campo magnético pode ser visualizado através de linhas de força (ou linhas de indução magnético) que "partem" do pólo norte e "morrem" no pólo sul de um ímã. A cada ponto da linha de força associa-se um vetor 1 campo magnético ou vetor indução magnética, tangente e de mesmo sentido que a linha. 2 P 1 P 2 L.C.M UIDADE DE B, no.i.: T ( Tesla) Pág. 01

2 OB1: Em 1820, o cientista dinamarquês HA CHRITIA OERTED observou que a corrente elétrica num fio criava um campo magnético, unindo assim a eletricidade ao magnetismo, originando o eletromagnetismo. REGRA DA MÃO DIREITA -- É usada para determinar o sentido do campo magnético. Onde: Polegar Indica o sentido convencional da corrente elétrica. Demais dedos ao se fecharem, indicam o sentido do campo magnético. OB2: O símbolo representa um vetor entrando no plano (na folha da apostila) e o símbolo saindo do mesmo. i Vista uperior i Vista Frontal 4. LEI DE AMPÈRE - É a lei que relaciona a corrente elétrica em um fio qualquer e o campo magnético nas suas proimidades. Pela Lei de Ampère, teremos: 4.1. Campo magnético de um fio retilíneo infinito. µ.i B = 0 2 π.r, µ0 = 4π T. m/a µ0 Permeabilidade magnética do vácuo. r Distância do ponto considerado ao fio Campo magnético no centro de uma espira circular de raio R..i B = µ 0 2.R OB: Campo magnético no interior de uma bobina chata (n espiras circulares justapostas). µ 0. i B = n. 2.R 4.3. Campo magnético no interior de um solenóide µ. i B = n. 0 l n º de espiras do solenóide. l Comprimento do solenóide. Atenção: o interior da bobina chata e do solenóide, o campo magnético pode ser considerado uniforme (constante) Pág. 02

3 APLICAÇÕE 01. Um ímã gera um campo magnético. Pode uma carga elétrica também gerar um campo magnético? Eplique. 02. Em cada um dos casos apresentados abaio, represente o vetor indução magnética B do ponto P, originado pela corrente i que a- travessa o condutor retilíneo. a) 03. Dadas as afirmações: I. A agulha magnética de uma bússola colocada nas proimidades de um fio percorrido por corrente elétrica orienta-se na direção do vetor campo magnético, fornecendo-nos a direção desse vetor. II. A agulha magnética de uma bússola colocada nas proimidades de um fio percorrido por corrente elétrica sofre desvio devido à III. ação do campo elétrico criado nas proimidades desse fio. um campo magnético, representado numa região do espaço por linhas de campo, o vetor campo magnético é tangente a cada ponto de qualquer dessas linhas. Podemos dizer que: a) somente a afirmação III é verdadeira. b) somente a afirmação II é verdadeira. somente a afirmação I é verdadeira. d) somente as afirmações II e III são verdadeiras. e) somente as afirmações I e III são verdadeiras. 03. Um cabo retilíneo e muito longo é percorrido por corrente elétrica de intensidade i = A. Determine a intensidade do vetor indução magnética B em um ponto situado a uma distância de 10 cm desse cabo. (Considere µ = 4. π T. m/a) 04. A figura ao lado mostra duas espiras circulares concêntricas e coplanares percorridas por correntes elétricas de mesma intensidade i = 25 A nos sentidos indicados. A espira menor tem raio r = 5 cm e a maior tem raio R = 20 cm. Represente o vetor indução magnética B resultante no centro O das espiras e determine sua intensidade. (Dado: µ0 = 4. π T. m/a) 05. Uma bobina chata é constituída por n espiras circulares de raio 5 cm e é percorrida por corrente elétrica de intensidade i = 25 A. Dado que µ0 = 4. π T. m/a, determine o número n de espiras, sabendo que o campo magnético no centro da bobina vale B = π T. 06. Um solenóide é constituído por 300 espiras regularmente distribuídas em um comprimento de 60 cm. Determine a intensidade B do campo de indução magnética no interior desse solenóide, quando a corrente que o percorre tem intensidade 10 A. (Adote µ0 = 4π T. m/a). REVIÃO 04. Considere as afirmativas abaio: I. Em um ímã permanente, de acordo com a convenção usual, as linhas de indução magnética saem pelo pólo sul e entram pelo pólo norte. II. Ao se partir um ímã ao meio, obtêm-se dois ímãs menores, cada III. um com seu pólo norte e seu pólo sul. A eistência de ímãs permanentes se eplica com base na ordenação espontânea de pequenos ímãs elementares, presentes em seu interior. Com base nas afirmações acima, estão corretas: a) apenas a I e II b) apenas I e III apenas a I d) apenas a II e III e) todas as afirmações 05. e for feito um corte transversal em um ímã em forma de barra, dividindo-o em duas partes iguais, pode-se afirmar que: a) na secção de corte nada ocorre. b) o pólo norte conserva-se isolado, mas o pólo sul desaparece. obtém-se um pólo norte e um pólo sul isolados. d) na secção de corte, surge pólos contrários àqueles das etremidades das partes. e) na secção de corte, as duas partes se desmagnetizam. 06. A figura I representa um ímã permanente em forma de barra, em que e indicam, respectivamente, pólos norte e sul. uponha que a barra seja dividida em três pedaços, como mostra a figura II. Colocando lado a lados os dois pedaços etremos, como indicado na figura III, é correto afirmar que eles: 01. O efeito magnético de correntes elétricas é caracterizado pelo vetor indução magnética. Uma unidade usada para medir o módulo de é o: a) weber d) tesla b) gauss e) hertz farad 02. O pólo sul de um ímã que está livre para girar para qualquer posição se direciona: a) para o norte da Terra b) para o sul da Terra para o leste da Terra d) para o oeste da Terra e) um ímã não depende de orientação com relação aos pontos cardeais. a) se atrairão, pois A é pólo norte e B é pólo sul. b) se atrairão, pois A é pólo sul e B é pólo norte. não serão atraídos nem repelidos. d) se repelirão pois A é pólo norte e B é pólo sul. e) se repelirão pois A é pólo sul e B é pólo norte. Pág. 03

4 07. a figura abaio, um ímã natural, cujos pólos magnéticos norte e sul estão representados, equilibra dois pregos 1 e 2. Os pontos A e B pertencem a 1 e os pontos C e D pertencem a 2. essa situação: a) B e C são pólos norte. b) A é um pólo norte e D é um pólo sul. A e D são pólos sul. d) A é um pólo sul e B é um pólo norte. e) B é um pólo sul e D é um pólo norte. 08. Uma bússola sobre uma mesa apresenta a orientação indicada na figura a seguir. e, em A, for colocado um ímã com o pólo norte voltado para a bússola, ter-se-á a seguinte orientação: a) e) 11. A figura representa um condutor reto e infinito percorrido por uma corrente elétrica constante é igual a I de A para B. O sentido do campo magnético originado pela corrente no ponto 1 é corretamente representado por: 12. uponha que, através de um condutor retilíneo muito longo, passe uma corrente elétrica contínua I que penetra perpendicularmente no plano da página, a meio caminho entre os pontos A e B, conforme a figura abaio. O diagrama que representa os vetores campo magnético de indução, nos pontos A e B, é: 09. Uma agulha magnética atravessada numa rolha de cortiça flutua num recipiente que contém água, na posição mostrada na figura 1, sob a ação do campo magnético terrestre. Coloca-se, envolvendo o recipiente, um outro ímã com seus pólos posicionados como indicado na figura 2. A nova posição da agulha sob a ação dos dois campos magnéticos, será: a) b) d) e) 10. Um fio retilíneo e longo, no plano da página, é percorrido por uma corrente elétrica constante, cujo sentido convencional é de A para B. A Para representar vetores perpendiculares ao plano da página, utilizaremos as seguintes convenções: Vetor saindo da folha Vetor entrando na folha A direção e o sentido do campo magnético produzido pela corrente elétrica estão melhor representados pelo vetores indicados na figura: B 13. Um fio de cobre, reto e etenso, é percorrido por uma corrente i = 1,5 A. Qual é a intensidade do vetor campo magnético originado em um ponto à distância r = 0,25 m do fio? (Dado: µ0 = 4π T. m/a) a) B = 10 6 T d) B = 2, T b) B = 0, T e) B = 4, T B = 1, T 14. e um fio condutor razoavelmente longo é esticado sobre uma mesa e percorrido por uma corrente de 5 A, a intensidade do campo magnético gerado por esta corrente a 1 cm do fio será, em tesla, igual a: (Considere: µ0 = 4π T. m/a) a) 10 1 d) 10 4 b) 10 2 e) Considerando o elétron, em um átomo de hidrogênio, como sendo uma massa pontual girando, no plano da folha, em órbita circular como mostra a figura, o vetor campo magnético criado no centro do círculo por esse elétron é representado por: Pág. 04

5 16. Uma espira circular de raio π cm é percorrida por uma corrente de intensidade 2,0 ampères, no sentido antihorário, como mostra a figura. O vetor indução magnética no centro da espira é perpendicular ao plano da figura e de intensidade: (Dado: µ0 = 4π T. m/a) a) b) T, orientado para dentro d) T, orientado para dentro. e) Duas espiras circulares, de mesmo centro C, possuem raios R1 = 40 cm e R2 = 12 cm. A espira de raio R2 é percorrida por uma corrente i2 = 30 A, no sentido anti-horário. Qual deve ser a intensidade e o sentido da corrente i1, que deverá percorrer a espira de raio R1, para que o campo magnético resultante, criado pelas duas espiras do ponto C, seja nulo? a) i1 = 11 A, em sentido contrário a i2. b) i1 = 15 A, mesmo sentido de i2. i1 = 20 A, perpendicular a i2. d) i1 = 1,0 A, em sentido contrário a i2. e) i1 = 100 A, em sentido contrário a i Um condutor enrolado em forma helicoidal é percorrido por corrente contínua no sentido indicado na figura abaio. A configuração que mais se aproima do campo magnético no interior da bobina é: GABARITO 01.d 06.e 11.e 16.a 02.b 07.b 12.c 17.e 03.e 08.c 13.c 18.a 04.d 09.b 14.d 19.e 05.d 10.a 15.a GABARITO 01. D 02. B 03. E 04. D 05. D 06. E 07. B 08. C 09. B 10. A 11. E 12. C 13. C 14. D 15. A 16. A 17. E 18. A 19. E a) e) o campo no interior da bobina é nulo. 19. As etremidades A e B de um solenóide são mantidas aos potenciais VA e VB, sendo VA > VB. A posição de equilíbrio da agulha imantada de uma bússola, quando colocada no ponto P do eio do solenóide é: Pág. 05