EFEITO MAGNÉTICO DA CORRENTE ELÉTRICA

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1 EFEITO MAGNÉTICO DA CORRENTE ELÉTRICA Em 1819, Oersted ao aproximar uma bússola de um fio percorrido por corrente, observou que a agulha se movia, até se posicionar num plano perpendicular ao fio. Esta foi a primeira demonstração de que havia uma relação entre eletricidade e magnetismo. Hans Christian Oersted ( ) Correntes elétricas produzem campos magnéticos. 1 1 EFEITO MAGNÉTICO DA CORRENTE ELÉTRICA A passagem da corrente eléctrica cria um campo magnético. Dependendo da forma do condutor teremos linhas de campo diferentes. Regra da mão direita (para correntes retilíneas): Se o polegar da mão direita tiver a orientação da corrente elétrica, os outros dedos da mão encurvados indicam o sentido do campo magnético. Campo magnético criado por uma corrente elétrica retilínea As linhas de campo são circunferências, uma vez que o campo magnético induzido tem a mesma intensidade, à mesma distância do fio condutor. 2 1

2 EFEITO MAGNÉTICO DA CORRENTE ELÉTRICA Campo magnético criado por uma espira percorrida por corrente elétrica: As linhas de campo perto do centro da espira são praticamente paralelas A intensidade do campo magnético induzido é directamente proporcional à intensidade da corrente elétrica que atravessa a espira e inversamente proporcional ao raio R da espira. 3 EFEITO MAGNÉTICO DA CORRENTE ELÉTRICA Campo magnético criado por um solenóide (ou bobina) atravessado por uma corrente elétrica. Se o comprimento do solenóide ( conjunto de espiras circulares, com o mesmo raio, ligadas entre si) for muito superior ao seu diâmetro, o campo magnético no seu interior pode ser considerado uniforme ( as linhas de campo são paralelas e a sua densidade é a mesma em qualquer região no interior). Neste caso (corrente não linear) o sentido da mão direita que se fecha coincide com o sentido da corrente eléctrica que atravessa o solenóide e o polegar dá a orientação das linhas de campo. 4 2

3 Exercício 1. Representa o campo magnético induzido, no ponto indicado, a vermelho, no interior da bobina.. FLUXO MAGNÉTICO O fluxo magnético indica o nº de linhas de campo que passam através de uma superfície plana de área A, limitada por uma espira. A figura representa uma superfície plana imersa num campo magnético. Observa-se que três linhas de indução atravessam a superfície e outras quatro não, assim pode afirmar-se que há um fluxo magnético através dessa superfície. O fluxo magnético é tanto maior quanto maior for o número de linhas de campo que atravessem a superfície

4 FLUXO MAGNÉTICO Para aumentar o fluxo magnético podemos: aumentar a intensidade do campo magnético, aumentando a densidade das linhas de campo, assim será maior o número de linhas que atravessam a superfície; aumentar a área A da superfície, o que aumenta o número de linhas de indução que a atravessam; variar o ângulo entre o vetor campo magnético e o vector perpendicular à superfície (n). FLUXO MAGNÉTICO - ϕ B ϕ fluxo magnético Weber (Wb) Acos B intensidade do campo magnético Tesla (T) A área da superfície atravessada pelo campo magnético m 2 ϴ ângulo entre o vetor B e o vetor n ( em graus) θ - ângulo entre a normal à espira e o campo magnético ( bobina ) N ( espira) 7 7 N - número de espiras da bobina 8 8 4

5 FLUXO MAGNÉTICO MÁXIMO FLUXO MAGNÉTICO NULO Quando o ângulo θ for igual a 0 Quando o ângulo θ for igual a

6 Exercício 2. Uma espira rectangular plana, está colocada num campo magnético uniforme de intensidade 0,10 T. A espira tem a área de 0,20 m 2. Determina o fluxo magnético que atravessa a espira quando o plano da espira define com o vector campo magnético o ângulo: a) 90º b)30º c) 0º Manual, página 128, ex 29 e INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Em 1822, Faraday pensou na possibilidade do fenómeno inverso. Será possível converter magnetismo em electricidade? Em 1831 conseguiu mostrar esse efeito: INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA Michael Faraday ( )

7 INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Quando se move um íman no interior de uma bobina, um galvanómetro colocado entre os seus terminais indica a existência de uma diferença de potencial enquanto dura o movimento. É induzida na bobina uma força eletromotriz induzida (f.e.m.) de tal modo que, fechando o circuito, é estabelecida uma corrente eléctrica. Uma bobina pode comportar-se como um gerador, ou seja, é possível medir uma diferença de potencial (d.d.p.) nos seus terminais. Uma espira circular aproxima-se de um íman. A espira move-se relativamente ao íman: três linhas atravessam a espira no instante t 1, cinco no instante t 2 e sete no instante t 3. Verifica-se que o número de linhas que atravessam a espira varia com o tempo, ou seja, há uma variação de fluxo magnético e induz-se uma corrente eléctrica

8 LEI DE FARADAY FORÇA ELETROMOTRIZ A força eletromotriz induzida numa espira de um condutor metálico é igual, em módulo, à taxa de variação temporal do fluxo magnético que atravessa a espira. FORÇA ELETROMOTRIZ (f.e.m.) INDUZIDA i t depende - Nº de espiras da bobina - Natureza do núcleo da bobina - Campo magnético criado ε i força electromotriz induzida (Volt) ϕ variação do fluxo magnético, no intervalo de tempo t - Wb - Rapidez com que o íman se desloca

9 INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA A corrente produzida por indução eletromagnética diz-se corrente de indução ou corrente induzida, o circuito elétrico que é percorrido pela corrente diz-se circuito induzido e o campo magnético responsável pela indução chama-se campo indutor. LEI DE LENZ Qualquer corrente induzida tem um efeito que se opõe à causa que a produziu: 17 Ver pág. 119 do manual Microfone 1.O diafragma ao vibrar obriga a bobina a vibrar também, a qual se desloca numa região onde existe um campo magnético criado pelo íman fixo. 2.Como existe variação do fluxo magnético no interior da bobina vai aparecer uma f.e.m. induzida nos terminais da bobina. Esta tensão é da ordem dos milivolts, pelo que é necessário ligar o microfone a um amplificador. 18 9

10 Ver pág. 120 do manual Altifalante 1. A corrente elétrica alternada passa pela bobina, que é obrigada a vibrar devido à criação de um campo magnético variável e à interação eletromagnética com o íman fixo. 2. A bobina está colada à parte central do pavilhão, o que obriga uma membrana a vibrar com a mesma frequência do sinal elétrico (as vibrações da membrana reproduzem os sons originais)