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
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. 10 7 T. m/a µ0 Permeabilidade magnética do vácuo. r Distância do ponto considerado ao fio. 4.2. 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. 4.4. 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
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 = 1.000 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. 10 7 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. 10 7 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. 10 7 T. m/a, determine o número n de espiras, sabendo que o campo magnético no centro da bobina vale B = π. 10 2 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. 10 7 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
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. 10 7 T. m/a) a) B = 10 6 T d) B = 2,4. 10 6 T b) B = 0,6. 10 6 T e) B = 4,8. 10 6 T B = 1,2. 10 6 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. 10 7 T. m/a) a) 10 1 d) 10 4 b) 10 2 e) 10 5 10 3 15. 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
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. 10 7 T. m/a) a) 4. 10 5 b) 4. 10 5 T, orientado para dentro. 4. 10 4 d) 4. 10 4 T, orientado para dentro. e) 4. 10 4 17. 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 i2. 18. 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