Ismael Rodrigues Silva Física-Matemática - UFSC. cel: (48)

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1 Ismael Rodrigues Silva Física-Matemática - UFSC cel: (48)

2 R1 Quando duas cargas estão em movimento, além da força eletrostática manifesta-se uma outra força, chamada força magnética. Todos os fenômenos magnéticos são explicados através dessa força entre cargas em movimento.

3 R2 Vamos definir o campo magnético como a região do espaço em torno uma carga em movimento. O campo criado atuará sobre outra carga em movimento, produzindo a força magnética. Os elétrons em movimento ao redor do núcleo de um átomo produzem um campo magnético, que dá origem ao ímã elementar.

4 O campo magnético é detectado pela força que exerce sobre outros materiais magnéticos e cargas elétricas em movimento. R3

5 R4 Fora do ímã, as linhas de indução vão do polo norte para o sul.

6 R5 Dentro do ímã, as linhas de indução vão do polo sul para o norte.

7 Para cada ponto do campo magnético existe um vetor B, denominado vetor campo magnético. R6 O vetor campo magnético é paralelo às linhas de indução.

8 R7 Coloquemos uma agulha magnética em um campo magnético B. B B B B B B Por definição, a direção de B é a direção que a agulha se orienta, e o sentido de B é o sentido para o qual o polo norte da agulha aponta.

9 R8 B

10 R9 Se B apresentar em todos os pontos de uma região o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido então B é uniforme nessa região. O ímã da imagem abaixo produz campo magnético uniforme caso a separação entre os polos seja pequena. As linhas de indução são, nesse caso, paralelas e igualmente espaçadas

11 R10 Se uma partícula com velocidadeeeletrizada com carga for lançada em um campo magnético, então ela sofrerá uma força magnética. Verifica-se que onde é o ângulo entre e.,

12 R11 Em outras palavras, ou =, e essa constante é, por definição, o módulo de, ou seja, ou

13 R12 F B v Para determinar o sentido da força magnética, vamos usar a regra do tapa. Se a carga q for positiva, use, com a mão direita, a seguinte regra: o polegar indica o sentido do vetor, o dedo médio indica o sentido de, e o vetor força magnética sai da palma da mão.

14 R13 Caso a carga q seja negativa, utilize a mão esquerda. Para decorar essa regra, lembre que há mais destros e menos canhotos. - +

15 R14 Em suma: Se uma partícula com carga passa com velocidadeem um ponto onde há um campo magnéticoentão ela sofrerá uma força magnética, sendo que Módulo: = onde é o ângulo entree; Direção:éperpendicular ae a; Sentido: regra do tapa utilizando mão direita para cargas positivas e mão esquerda para cargas negativas.

16 R15 Propriedades: Uma partícula neutra ( = 0) não sofre força magnética, independentemente da sua velocidade. Uma partícula em repouso ( =0) não sofre força magnética, independentemente da sua carga elétrica. A força magnética é máxima quando =1, ou seja, quando =90 (v perpendicularab).

17 R16 Propriedades: Se o ângulo entree for zero ou180 então =0e portanto =0. Em outras palavras, o campo magnético não atua em uma carga que se move paralelamente a. Força magnética nula = Força magnética nula =

18 R17 Propriedades: O trabalho realizado pela força magnética é dado por = =. Como é paralelo a e é perpendicular a, temos que é perpendicular a e portanto =0 sempre. Em outras palavras, a força magnética não contribui para a energia de uma partícula. Enquanto campo elétrico provoca força tangencial que pode aumentar ou diminuir a velocidade e a energia da partícula, o campo magnético provoca força centrípeta que pode somente mudar a direção e o sentido da velocidade, sem alterar seu módulo.

19 R18 Um vetor que entra perpendicularmente na folha de papel será denotado por E um vetor que sai perpendicularmente da folha de papel será denotado por Pense em um dardo se aproximando e se afastando.

20 R19 1) Próton com velocidade para a esquerda, campo magnético entrando na folha. v B Usando a mão direita, vemos que a força é para baixo. F 2) Elétron com velocidade para a direita, campo magnético para baixo. B Usando a mão esquerda, vemos que a força está saindo da folha. v F

21 1) Neutron com velocidade para a direita, campo magnético entrando na folha. v B Não há força magnética pois a carga elétrica é nula. R20 2) Pósitron com velocidade para a direita sofre uma força magnética para cima. F v Usando a mão direita, vemos que o campo magnético está entrando na folha. B

22 1) Elétron em um campo magnético para baixo sofre uma força saindo da folha. F B Usando a mão esquerda, vemos que a velocidade é para a direita. 2) Próton com velocidade para cima em um campo magnético para baixo. v B Não há força magnética pois v e B são antiparalelos ( = 180 ) v R21

23 R22 Uma partícula com carga positiva é lançada perpendicularmente a um campo magnético que está entrando na folha do papel. A força magnética é perpendicular a e atua como força centrípeta, sem alterar o módulo da velocidade. A trajetória será, portanto, uma circunferência, e o movimento da partícula será circular uniforme.

24 R23 A força centrípeta é igual a =% ² ', onde ' é o raio da trajetória e % é a massa da partícula. Por outro lado, temos = 90 =, e portanto % ² ' =, ou seja, o raio da trajetória será

25 R24 Uma volta completa tem comprimento C=2.'. Como a velocidade é, o tempo* gasto para uma volta, chamado de período, será ou seja, * = / =2.' =2. %, A frequência( é dada por1/*, e portanto obs: * =, ( =+/

26 R25 Considere um fio de comprimento 0, percorrido por uma corrente 1, colocado perpendicularmente a um campo magnético uniforme B. A corrente convencional é constituída por cargas positivas móveis. Cada carga é submetida a uma pequena força magnética 2 com sentido dado pela regra do tapa com a mão direita.

27 R26 Atuará no condutor, portanto, uma força resultante, que é a soma vetorial das forças 2.

28 R27 Sendo a carga de cada partícula móvel e sua velocidade, a força ( em cada partícula será dada por ( = 90 =. Supondo que haja 3 cargas móveis no condutor, como todos os 2 têm o mesmo sentido, temos =3( =3 = 3. Sendo 3 a carga total no condutor e o tempo para a carga passar pelo condutor, então a corrente 1 é dada por 1 = 3, ou seja, 3 =1.

29 R28 Por outro lado, temos claramente = 0, e portanto 0 = 3 = 1, ou seja, =10. Se o condutor formar um ângulo com, teremos Note que fio paralelo ao campo implica em força nula.