Comunicação a curtas distâncias CAMPOS MAGNÉTICOS E ELÉTRICOS

Transcrição

1 Comunicação a curtas distâncias CAMPOS MAGNÉTICOS E ELÉTRICOS 1

2 Microfone Sinal sonoro Sinal elétrico Altifalante Sinal elétrico Sinal sonoro 2

3 Fenómenos elétricos e magnéticos estão presentes em muitos equipamentos que fazem parte do nosso dia a dia (computadores, televisores, frigoríficos, motores e campainhas); Os ímanes estão presentes no nosso quotidiano, numa infinidade de instrumentos, objetos e utensílios desde fechos de portas a altifalantes, motores, 3

4 Magnetite 900 a.c (Ásia Menor) 4000 a.c (China) Íman Atrai materiais ferromagnéticos; Tem dois pólos; Pólos magnéticos opostos atraem-se e iguais, repelem-se; Um íman partido origina dois ímanes. 4

5 É toda a região do espaço na qual se faz sentir uma certa influência - uma partícula colocada em qualquer ponto dessa região sofre ação de uma força bem definida. 5

6 Numa região em que a influência de uma fonte magnética se faça sentir, existe um campo magnético. A interação magnética deteta-se não só em ímanes ou magnetes, mas também em cargas em movimento (corrente elétrica); Num dado ponto próximo de um íman, o campo magnético por ele gerado será tanto mais intenso quanto maior a força magnética exercida sobre um outro íman aí colocado. O que é o campo magnético 6

7 Grandeza vetorial (B). Para homenagear Nikola Tesla a unidade SI do campo magnético é o Tesla (T). B menor que 8T- Inofensivo para o Homem. 7

8 Os ímanes são objetos que atraem outros que contenham na sua composição ferro, níquel ou cobalto; Os ímanes criam forças de atração ou repulsão.à distância que estão associadas a campos magnéticos. Linhas de campo magnético associadas a um íman de barra 8

9 As linhas de campo magnético indicam a direção deste. Ficamos a saber o sentido do campo magnético através do sentido dessas linhas. As linhas de um campo magnético, são sempre fechadas (pois partem e voltam ao íman). As linhas do campo magnético não se podem cruzar, se tal acontecer verificam-se dois campos magnéticos diferentes no mesmo ponto. 9

10 As linhas de um campo magnético são imaginárias, fechadas e nunca se cruzam. O campo magnético B, em cada ponto, é tangente à linha de campo e tem o sentido desta, nesse ponto. O campo magnético B será tanto mais intenso quanto maior a densidade das linhas de campo. 10

11 As linhas de campo partem do pólo norte (N) do magnete e terminam no pólo sul deste (S). O sentido do campo é de norte para sul. Uma agulha magnética que seja colocada nas proximidades do íman alinha com a direção do campo, isto é, o seu pólo norte aponta no sentido do campo. 11

12 Quando um campo magnético B é constante as linhas de campo têm a mesma direção, sentido e módulo. Livro pg 125 fig. 5.3 e

13 Levitação Magnética de comboios. As bobinas criam campos muito intensos que geram forças magnéticas de repulsão capazes de suportar o peso do comboio. O comboio deixa de ter contacto com o chão e atinge grandes velocidades com baixo consumo e ruído. Desvantagem - elevado custo financeiro

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15 Experiência de Oersted Em 1819, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted afirmou que uma agulha magnetizada, nas proximidades de um condutor, desviavase da sua posição ao passar corrente elétrica pelo fio, e que o sentido da rotação se invertia ao variar o sentido da corrente. (simulação gerador) cia-de-oersted.html (experiência de Oersted) 1&feature=endscreen 15

16 Num Campo Magnético criado por um fio retilíneo longo atravessado por corrente elétrica Quando as linhas de campo são circulares e com um centro no fio num plano perpendicular o sentido das linhas de campo é dado pela Regra da Mão Direita. 16

17 - Quando os pontos situados à mesma distância do fio (ou seja sobre a mesma linha de campo) significa que o campo magnético B tem a mesma intensidade. - Quanto maior for a intensidade da corrente e quanto menor for a distância ao fio, mais intenso será o campo B. - Existem agulhas magnéticas orientadas na direção do campo (tangente às linhas) situadas sobre linhas de campo e aponta no sentido do campo dado pelo norte da agulha. 17

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20 Um campo elétrico é o campo de força provocado por cargas elétricas, (eletrões, protões e iões) ou por um sistema de cargas. O Campo Elétrico é representado por E, sendo uma grandeza vetorial e a sua unidade SI é o volt por metro (v/m). A fórmula do campo elétrico é dada pela relação entre a força elétrica F e a carga de prova q. 20

21 Quando estudamos campos magnéticos abordamos as correntes elétricas, ou seja movimentos orientados de cargas elétricas. As cargas elétricas interagem à distância umas com as outras, e são forças atrativas ou repulsivas. Cargas elétricas com o mesmo sinal repelem-se e com sinal contrário atraem-se. 21

22 Criamos um campo elétrico quando uma partícula de carga eléctrica Q é colocada num ponto do espaço e em seguida é colocada outra partícula q (com o mesmo sinal), num outro ponto. A partícula Q exerce sobre a partícula de carga q uma força repulsiva. O campo elétrico é uma perturbação que tem a sua origem em cargas elétricas e em campos magnéticos variáveis. 22

23 É uma grandeza vetorial que se representa pelo vector E. O campo elétrico é traduzido por meio da força elétrica entre duas cargas, sendo uma delas a carga de prova (q = 1 C), colocada num ponto do espaço. 23

24 Uma partícula carregada origina um campo elétrico que tem a direção e o sentido da linha que une a partícula e o ponto. Aponta para a partícula se a carga desta for negativa e aponta no sentido contrário se a carga for positiva. Campo elétrico criado por uma carga elétrica pontual negativa. Campo elétrico criado por uma carga elétrica pontual positiva. 24

25 Espetro elétrico do campo criado por dois condutores quase pontuais eletrizados com carga elétrica de sinais contrários: Espetro eléctrico do campo criado por dois condutores quase pontuais eletrizados com carga elétrica do mesmo sinal. Espetro elétrico do campo criado por duas barras metálicas paralelas eletrizados com carga elétrica de sinais contrários: 25

26 A intensidade de um campo elétrico num determinado ponto depende: Da carga criadora de Q que origina o campo; Da distância a que o ponto está da carga; Quanto maior for a carga criadora do campo, maior será o campo elétrico; Quanto mais afastado estiver o ponto de carga menos intensidade terá o campo nesse ponto. 26

27 As linhas de campo elétrico são imaginárias, partem das cargas positivas e terminam nas cargas negativas e nunca se cruzam. O campo elétrico E, em cada ponto, é tangente à linha de campo que passa por esse ponto. O campo elétrico E, num dado ponto, tem o sentido da linha de campo que passa por esse ponto. O campo elétrico E será tanto mais intenso quanto maior for a densidade das linhas de campo. 27

28 (experiência de Oersted) 28

29 Não há movimento da bobina ou do íman Não há passagem de corrente 29

30 Há movimento do íman Há movimento da bobina Há passagem de corrente elétrica Há passagem de corrente elétrica Exp de Faraday 30

31 Algumas formas de provocar a indução eletromagnética, arranjando modos de variar o fluxo magnético são: mover um íman perto do circuito: varia B, então varia ϕ; movendo o circuito perto de um íman: varia B, então varia ϕ; mantendo o íman parado mas deformando o circuito varia A ou α orientação do circuito ( ou seja, ), então varia ϕ; mantendo o circuito junto de outro circuito no qual a intensidade de corrente esteja sempre a variar: varia B, então varia ϕ. 31

32 Quando se aproxima o pólo norte de um íman de uma espira, o campo magnético aumenta em todos os pontos, logo, o fluxo através da espira também aumenta. A corrente é induzida no sentido anti-horário, de modo que o campo magnético formado por essa corrente se oponha ao campo criado pelo íman, isto é, que se oponha ao aumento de fluxo. 32

33 Quando se afasta o pólo norte do íman da espira, a corrente é induzida no sentido horário. As linhas de campo magnético induzido no íman saem do pólo norte, e na espira aparece uma corrente induzida no sentido horário, contrariando a diminuição do fluxo. 33

34 A lei de Faraday indica que o módulo da força eletromotriz induzida é igual ao módulo da variação do fluxo magnético por unidade de tempo : Ei = Δ / Δt Ei Força eletromotriz induzida Δ Variação do fluxo magnético Δt Unidade de tempo 34

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