Aula 12.2 Conteúdo: Magnetismo: Campo magnético e suas características. Os fenômenos magnéticos Experiência de Oersted. 2
Habilidades: Identificar as características próprias dos campos magnéticos e suas aplicações, assim como refletir sobre as analogias entre os campos magnéticos, gravitacional e elétrico. 3
REVISÃO Os fenômenos magnéticos Experiência de Oersted 4
Quando estudamos a Eletrostática, vimos que cargas elétricas em repouso ou em movimento criam campos elétricos. Quando estão em movimento, no entanto, elas dão origem também a campo magnético. Isso foi comprovado experimentalmente em 1820 pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851). 5
campo campo elétrico elétrico Cargas elétricas em repouso produzem campo elétrico ao seu redor. 6
campo elétrico campo elétrico campo magnético campo magnético Cargas elétricas em movimento produzem ao seu redor campo elétrico e campo magnético. 7
As limalhas de ferro são atraídas pelo imã, orientadas de acordo com as linhas do campo magnético. 8
Campo magnético Uma corrente elétrica, ou seja, cargas em movimento ordenado, produz ao seu redor uma região de influência. Essa região é chamada campo magnético. 9
Campo magnético As limalhas de ferro são atraídas pelo imã, orientadas de acordo com as linhas do campo magnético. 10
Campo magnético 11
Campo magnético A presença próxima do ímã causa a imantação da limalha, transformado suas partículas em pequenos magnetos (magnetização N S S N por indução). N S N S 12
Campo magnético Com auxílio de bússolas, fica evidenciado que, externamente ao ímã, as linhas se orientam do polo norte para o polo sul e, internamente ao ímã, do sul para o norte. 13
Campo magnético Quando o fio é percorrido por corrente elétrica for reto, a distribuição das pequenas partículas de ferro imantadas pelo campo magnético da corrente é circular e concêntrica ao fio. 14
Vetor campo magnético O campo magnético é representado em cada ponto por meio do vetor campo magnético(b). A direção desse vetor, em cada ponto, é a tangente à linha de campo que passa pelo ponto considerado. 15
Vetor campo magnético 16
Exemplo 1 A figura representa as linhas de indução do campo magnético, criado por um ímã em forma de barra. A B 17
Exemplo 1 a) Identifique os polos norte e sul do ímã; b) Qual é o sentido do vetor campo magnético B? 18
Resolução: a) Colocando-se pequenas agulhas N S (norte sul) no plano do ímã, o eixo norte sul das agulhas orienta-se de acordo com o esquema: 19
Resolução: A B 20
Resolução: Como polos de sinais contrários se atraem, conclui-se que A é o polo norte e B o polo sul. 21
Resolução: b) O vetor B é tangente às linhas de campo e tem em cada ponto o sentido destas, ou seja, o sentido do vetor B em cada ponto é o sentido em que aponta o polo norte da agulha magnética. 22
Resolução: B B B B B A B B B B B B 23
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria Uma explicação para o magnetismo dos ímãs foi proposta em 1907 pelo físico francês Pierre Weiss (1865 1940). 24
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria Cada domínio consiste em bilhões de átomos de ferro alinhados. As setas, que apontam nas mais diversas direções, nos revelam que os domínios não estão alinhados. 25
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria 26
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria Weiss sugeriu que os campos magnéticos criados pelos ímãs seriam decorrentes do movimento dos elétrons de seus átomos. 27
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria No experimento de Weis, foi considerado cada conjunto de átomos, cerca de 10 20, define uma região cuja extensão varia entre 0,1mm a 1 mm e, essas regiões são chamadas de domínios magnéticos. 28
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria No modelo de Weiss, cada ímã elementar é representado por uma pequena seta, que simboliza o campo magnético no domínio. A ponta da seta corresponde ao polo norte, e a extremidade oposta, ao polo sul. 29
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria Com a presença de um campo magnético externo, ocorre o alinhamento dos ímãs elementares interior da matéria, que passa a ficar magnetizada. 30
Os fenômenos magnéticos e as propriedades magnéticas da matéria ímã S N 31
A indução magnética Segundo a teoria dos domínios, quando um corpo de ferro ou aço não está magnetizado, os seus ímãs elementares estão distribuídos no material com orientação totalmente ao acaso. 32
A indução magnética Para magnetizar esse corpo, basta colocá-lo nas proximidades de um ímã, que passa a agir sobre seus domínios magnéticos, causando a orientação ou o alinhamento dos ímãs elementares. Esse processo de imantação é chamado de indução magnética do ímã sobre o corpo inicialmente desmagnetizado. 33
Exemplo 2 A figura representa um ímã em forma de barra e aponta duas direções (1 ) e ( 2 ). O ímã pode ser cortado em duas partes ao longo de uma dessas direções. De que modo deve ser feito o corte, para que, logo após a divisão, os pedaços resultantes apresentem entre si: 34
Exemplo 2 (1) a) Atração b) Repulsão N S (2) 35
Resolução: a) Se o corte for na direção de 1, os pedaços resultantes se atraem; b) Se o corte for na direção 2, os pedaços resultantes se repelem. 36
Exercício 01 Os antigos navegadores usavam a bússola para orientação em alto-mar, Terra por causa da sua propriedade de alinhar de acordo com as linhas do campo geomagnético. Representação das linhas do campo magnético terreste 37
Exercício 01 Analisando a figura onde estão representadas essas linhas, podemos afirmar que: a) O polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo norte geográfico porque o norte geográfico corresponde ao sul magnético; 38
Exercício 01 b) O polo norte do ponteiro da bússola aponta para o polo norte geográfico porque as linhas do campo magnético não são fechadas; c) O polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo sul geográfico porque o sul geográfico corresponde ao sul magnético; 39
Exercício 01 d) O polo norte do ponteiro da bússola aponta para o polo sul geográfico porque o norte geográfico corresponde ao norte magnético; e) O polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo sul geográfico porque o norte geográfico corresponde ao sul magnético. 40
Exercício 02 (FMTM MG) Na figura está representado um ímã em forma de barra Represente graficamente ou descreva a direção e o sentido do campo magnético nos pontos: 41
Exercício 02 a) A (no interior do ímã); B b) B (externo) N A S 42
Respostas dos exercícios da DLI: 1. Letra: b 2. a) A (no interno do ímã); B A 43
Respostas dos exercícios da DLI: b) B (externo) B B 44
RESUMO DA Aula 12.1 Os imãs podem ser naturais ou artificiais; São comumente representados em forma de barras e tem um lado norte e outro sul: Os polos de um imã não podem ser separados, pois não existem monopolos magnéticos. 45
RESUMO DA Aula 12.1 Pólo norte: N Pólo sul: S 46
RESUMO DA Aula 12.2 Campo magnético: uma corrente elétrica, ou seja, cargas em movimento ordenado, produz ao seu redor uma região de influência. Essa região é chamada campo magnético. 47
RESUMO DA Aula 12.2 As limalhas de ferro são atraídas pelo imã, orientadas de acordo com as linhas do campo magnético. 48
Campo magnético 49
RESUMO DA Aula 12.2 Vetor campo magnético: O campo magnético é representado em cada ponto por meio do vetor campo magnético(b). A direção desse vetor, em cada ponto, é a tangente à linha de campo que passa pelo ponto considerado. 50
RESUMO DA Aula 12.2 51
1. Você pode citar exemplos de aparelhos na sua sala de aula que utilizem imãs? 52
2. Uma barra imantada, apoiando numa superfície perfeitamente lisa e horizontal, é dividida habilmente em três pedaços A, B e C. A B C 53
Explique o que vai acontecer com os pedaços A e C se a parte B for cuidadosamente retirada. 54