Aula 13.2 Conteúdo: Força Magnética em pontos próximos a um fio percorrido por uma corrente elétrica. 2
Habilidades: Entender a relação entre força e campo magnético gerado por um fio percorrido por uma corrente elétrica. 3
REVISÃO Vimos na aula anterior que um fio percorrido por uma corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético. Se um corpo com propriedades magnéticas estiver na região desse campo ele sofrerá a ação de uma força magnética. Caso um fio, percorrido por uma corrente elétrica, estiver numa região onde existe um campo magnético, este também sofrerá a ação de uma força magnética. 4
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Um campo magnético pode agir sobre varias cargas em movimento, como aquelas que constituem a corrente elétrica. Essas forças são responsáveis pelo funcionamento de vários aparelhos que utilizam motores elétricos como: 5
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. 6
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Considere um condutor retilíneo de comprimento l, imerso num campo magnético uniforme B. Sejam i a corrente elétrica que passa pelo condutor e θ o ângulo entre B e i. 7
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Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Quando as cargas elétricas se movimentam no interior de um fio condutor de eletricidade, dizemos que há corrente elétrica, e a representação dessa corrente é dada pela letra i. 9
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Ao colocarmos um determinado fio percorrido por uma corrente elétrica dentro de um campo magnético, verifica-se que ele sofre a ação de uma força, que chamamos de força magnética, representada pela letra F. 10
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Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Em um condutor retilíneo de comprimento l percorrido por corrente elétrica de intensidade i, cada uma das cargas, que se movem com uma velocidade v, fica sujeita à ação de uma força magnética cuja intensidade é F e é dada pela equação: F = B i l senθ 12
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. Onde θ é o ângulo entre o vetor B e o fio conduzindo corrente. Se o fio condutor estiver paralelo com as linhas do campo magnético a força magnética será nula (F = 0), pois sen 0 =0 e sen 180 = 0. 13
B B i i 14
Força magnética atuando em um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica. O sentido da força é dado pela regra da mão esquerda, como mostra a figura abaixo: 15
Onde coloca-se o dedo indicador no sentido do campo e o dedo médio no sentido da corrente, dando no dedo polegar o sentido da força magnética. 16
Exemplo resolvido: 1. Um fio retilíneo, na presença de um campo de indução magnética uniforme de intensidade igual a 4,0 T, é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual a 8,0 A. 17
Exemplo resolvido: 1. Determine a intensidade da força magnética por unidade de comprimento, em N/m, que atua sobre o fio condutor sabendo que o ângulo entre a direção do vetor B e o fio condutor, percorrido pela corrente elétrica é de 37 o. Use a seguinte aproximação: sen 37 o = 0,60. 18
Solução: F = B i l senθ F = 4,0 8,0 1 sen 37 o F = 32 0.6 F = 19,2 N/m 19
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Solução: F = B i l senθ F = 8,0 x 10-2 20,0 0,4 sen 30 o F = 64 0.5 F = 32 N 21
Exercício 01 Coloque V para verdadeiro e F para falso nas afirmações abaixo: a) ( ) A força magnética que atua sobre um fio percorrido por uma corrente elétrica é diretamente proporcional a intensidade da corrente elétrica. 22
Exercício 01 b) ( ) O vetor força magnética é sempre perpendicular ao vetor B. c) ( ) O sentido do vetor força magnética e dado pela regra da mão direita. d) ( ) Quanto maior o comprimento do fio maior é a intensidade da força magnética. 23
Exercício 02 Um fio condutor com 1,5 m de comprimento é percorrido por uma corrente elétrica de 30 A. Quando esse fio é imerso num campo magnético uniforme B de intensidade 5,0 x 10-2 T, formando com as linhas de campo um ângulo de 90 0, uma força magnética passa a atuar no fio. Determine a intensidade da força magnética sobre o fio. 24
Solução: 1. V, V, F, V 2. F = B i l senθ F = 5,0 x 10-2 30,0 1,5 sen 90 0 F = 225 x 10-2 1 F = 2,25 N 25
RESUMO DA Aula 13.1 Campo magnético criado por corrente elétrica em condutores retilíneos: O experimento de Ampère estabeleceu na prática uma regra para obter o sentido do campo sem o auxílio da bússola, que ficou conhecida coma a regra da mão direita. 26
RESUMO DA Aula 13.1 Segure o condutor com a mão direita, envolvendo-a com os dedos e mantenha o polegar apontando no sentido convencionado da corrente. 27
RESUMO DA Aula 13.1 O sentido das linhas de indução é dado pela indicação dos dedos que envolvem o condutor. 28
RESUMO DA Aula 13.2 Força magnética que atua sobre um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica: 29
RESUMO DA Aula 13.2 Características do vetor força magnética: 1. Intensidade: F = B i l senθ 2. Direção e sentido: 30
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