AULA 24.1 - REVISÃO
Força Magnética em uma partícula em movimento
B
F
V
B
1
B
Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
2
Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
𝑭𝒎 = 𝒒 . 𝒗 . 𝑩 . 𝒔𝒆𝒏𝜽
3
Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
𝑭𝒎 = 𝒒 . 𝒗 . 𝑩 . 𝒔𝒆𝒏𝜽
Onde:
F = força (N)
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Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
𝑭𝒎 = 𝒒 . 𝒗 . 𝑩 . 𝒔𝒆𝒏𝜽
Onde:
F = força (N)
q = carga (C)
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Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
𝑭𝒎 = 𝒒 . 𝒗 . 𝑩 . 𝒔𝒆𝒏𝜽
Onde:
F = força (N)
q = carga (C)
B = campo magnético (T)
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Força Magnética em uma partícula em Movimento
Uma carga elétrica q lançada dentro de um campo magnético B,
com uma velocidade v, sofre a ação de uma força F.
O módulo da Força magnética é:
𝑭𝒎 = 𝒒 . 𝒗 . 𝑩 . 𝒔𝒆𝒏𝜽
Onde:
F = força (N)
q = carga (C)
B = campo magnético (T)
v é a velocidade em m/s
7
EXEMPLO
Uma carga elétrica de 4.10-10C é lançada perpendicularmente às
linhas de força de campo magnético, com velocidade de 2.103
m/s. Sabendo –se que o campo magnético 3.10-1 T. Encontre a
força magnética de uma carga. Sendo o ângulo de 90°=1.
8
EXEMPLO
RESOLUÇÃO:
Dados:q= 4.10-10 C v = 2.103 m/s
B = 3.10-1 T
sen 90º = 1
Pela equação da força magnética, temos:
F = B.q.v.senθ, substituindo os valores na equação, temos:
F = 4. 10-1 . 3.10-10 .3. 103
F = 36. 10-11 . 103
-8
F = 36.10 N
9
Fluxo Magnético ou Indução Magnética
É o conjunto de todas as linhas de força que saem do polo norte
de um imã ou que entram pelo seu polo sul
C
α
(S)
10
B
Dispositivo Eletromagnético
São aqueles que se baseiam na interação entre a eletricidade e o
magnetismo para realizar trabalho. Os motores elétricos, os
geradores, os medidores elétricos, o telefone, a campainha, etc,
são exemplos de dispositivos eletromagnéticos.
11
Transformadores
É um dispositivo elétrico só pode funcionar com corrente elétrica
alternada.É um aparelho que permite modificar uma ddp
alternada aumentando-a ou diminuindo-a conforme a
conveniência.
12
Transformadores
As usinas geradoras de energia elétrica produzem corrente
alternada que permite, através de um transformador, elevar
tensão e, assim, diminuir a corrente elétrica, de modo a diminuir
as perdas de energia por efeito Joule nas linhas de transmissão.
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Dispositivo Eletromagnético
O que acontece quando encostamos um imã na tela da TV?
A TV funciona com tubos de raios catódicos (tubos de imagem)
que bombardeiam a tela com feixes desses raios, quando você
coloca um ímã em frente a tela ele atrai estes feixes impedindo a
distribuição uniforme pela tela distorcendo a imagem.
14
Vídeo
15
Física Moderna
Elétrons são arrancados de
certas superfícies quando há
incidência de luz sobre elas.
Esse fenômeno é conhecido
como efeito fotoelétrico e foi
explicado em 1905 por Albert
Einstein, que ganhou em 1921 o
Prêmio Nobel de Física, em
decorrência desse trabalho.
16
Animação
17
Física Moderna
Esse efeito tem aplicações importantes em sistemas como
alarmes, portões eletrônicos, elevadores de shoping etc. (inserir
imagens de alarmes, portões eletrônicos, elevadores de shoping)
18
A FORÇA MAGNÉTICA (F)
As descobertas de Oersted e
Ampère mostram que tanto o
movimento da agulha magnética
próxima de uma corrente elétrica
como o imantado se devem à
presença de uma força,
denominada Força Magnética (F).
André Marie Ampére
Hans Christian Oersted
19
A FORÇA MAGNÉTICA (F)
Considere um condutor retilíneo de comprimento ℓ percorrido
por uma corrente elétrica (elétrons livres com carga q, movendose com velocidade V no interior do condutor, pela sua seção
transversal).
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FORÇA MAGNÉTICA NUMA CARGA PUNTIFORME
EM MOVIMENTO
Quando do deslocamento da partícula eletrizada tem direção
perpendicular ao campo magnético, a intensidade da força
magnética é dada pela relação:
F = |q|. V . B
Sendo B = vetor campo magnético =
21
𝑭
𝒒 .𝒗
FORÇA MAGNÉTICA NUMA CARGA PUNTIFORME
EM MOVIMENTO
No S.I. a unidade da intensidade do campo magnético é o
Tesla( T ), assim:
1T=
𝟏𝑵.𝒔
𝑪.𝒎
e a resultante centrípeta, será
|q|. V . B =
𝒎 .𝒗𝟐
𝒓
=> r =
𝒎.𝒗
𝒒 .𝑩
Esta expressão dá o raio da trajetória circular.
22
FORÇA MAGNÉTICA NUM CONDUTOR RETILÍNEO
1. Para um condutor retilíneo de comprimento ι , percorrido por
uma corrente i, temos:
ι = v.∆t
i=
|𝒒|
.∆𝒕
=> ι =
𝒗.|𝒒|
𝒊
=> |q| . v = ι . i Substituindo q.v = ι . i
Temos:
Fm = B.i. ι . sen θ em que θ é o ângulo entre a direção da corrente
e a direção do campo B.
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FORÇA MAGNÉTICA NUM CONDUTOR RETILÍNEO
Fm – intensidade da força magnética que age sobre o fio – medida
em newton (N), no SI.
B – intensidade do campo magnético – medido em tesla (T), no SI.
i – corrente elétrica no fio – medida em ampère (A), no SI.
θ – ângulo entre a direção de B e de i.
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FORÇA MAGNÉTICA NUM CONDUTOR RETILÍNEO
A direção e sentido de Fm é fornecida pela regra da mão esquerda
(veja figura abaixo) onde o dedo médio indica o sentido da
corrente elétrica i, pois o sentido convencional da corrente
elétrica é o mesmo que o da velocidade das cargas positivas.
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EXEMPLO
1. Um elétron de carga e é arremessado perpendicularmente à
direção das linhas de um campo magnético uniforme, cuja
-2
intensidade é B = 2,0 .10 T. Determine:
a) A relação carga-massa do elétron sabendo que o raio de sua
trajetória é r = 0,01m e sua velocidade é v = 3,52 .107 m/s;
b) A massa do elétron sabendo que sua carga e = -
26
-19
1,6.10 C
EXEMPLO
Resolução:
a) Como |q| = |e| , vem Fm = Rc
|e|.v.B =
|e|
𝒎
|e|
𝒎
27
=
𝒎.𝒗𝟐
𝒓
𝟑,𝟓𝟐.𝟏𝟎𝟕
𝟐,𝟎.𝟏𝟎−𝟐 .𝟎,𝟎𝟏
= -1,76.1011C/kg
EXEMPLO
b) Como
𝒆
𝒎
= -1,76.1011C/kg, vem:
m = -1,6.10-19 / -1,76 .1011
m = 9,0
28
-31
.10 kg
EXEMPLO
1. Um quadrado tem área 0,04m² é imersa em um campo
magnético uniforme de intensidade 2T. Qual é o fluxo de indução,
quando o plano do quadrado for perpendicular às linhas de
indução. Nota – se, que a reta normal à espira não formará
ângulo com as linhas de indução (θ=0), e cos0° =1.
29
EXEMPLO
Resolução:
𝛟 = B . A. cosθ
𝛟=B.A
𝛟 = 2 . 0,04
𝛟 = 0,08 Wb
30
EXEMPLO
-10
10
3. Uma carga elétrica de
C é lançada perpendicularmente às
linhas de força de campo magnético, com velocidade de 103
m/s. Sabendo –se que o campo magnético 10-1 T. Encontre a força
magnética de uma carga. Sendo o ângulo de 90° = 1
31
EXEMPLO
Resolução:
F = B.q.v.senθ
-1
-10
3
F = 10 . 10 . 10
-11
3
F = 10 . 10
F = 10-8 N
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MOTOR ELÉTRICO
É uma máquina destinada a converter energia elétrica em energia
mecânica. É o mais utilizado de todos os motores elétricos, pois
combina a facilidade de transporte, economia, baixo custo,
limpeza e simplicidade de comando. São máquinas de fácil
construção e fácil adaptação com qualquer tipo de carga.
33
MOTOR ELÉTRICO
Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os principais
são os de corrente contínua e de corrente alternada. Os motores
de corrente contínua são mais caros, pois é necessário um
dispositivo que converte a corrente alternada em corrente
contínua. Já os motores de corrente alternada são mais baratos e
os mais utilizados, pois a energia elétrica é distribuída em forma
de corrente alternada, reduzindo assim seu custo.
34
MOTOR ELÉTRICO
Corrente contínua: corrente na qual possui fluxo contínuo e
ordenado de elétrons sempre na mesma direção.
Corrente alternada: é uma corrente cuja magnitude e direção
varia ciclicamente. Ou seja, há variação de corrente elétrica, ao
contrário da corrente contínua.
35
MOTOR ELÉTRICO
A figura abaixo é de um esquema simplificado de um motor
elétrico. Ele possui um imã que produz um campo de indução
magnética, um cilindro onde estão os condutores e fios que são
ligados a um gerador.
fios que ligam o
motor a um gerador
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anel
escova (carvão)
GALVANÔMETRO
É um instrumento que pode medir
correntes elétricas de baixa
intensidade, ou a diferença
de potencial elétrico entre dois
pontos.
• Galvanômetro de bobina móvel
Fio transportando a corrente a ser
medida e Mola de retorno
37
Animação
38
FUNCIONAMENTO DE UMA USINA
HIDROELÉTRICA
Estator
Rotor
Eixo
Turbina
Paleta
Pás da turbina
39
VT
40