Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 3ª Série
Campo magnético produzido por
corrente elétrica
FÍSICA, 3ª Série
Campo magnético produzido por corrente elétrica
A DESCOBERTA DO
ELETROMAGNETISMO
Hans Christian
Oersted -1820
Imagem: Hans Christian Ørsted quando jovem. Pintura do
Século 19. / Autor Desconhecido / Domínio Público,
United States Public Domain
Experiência de Oersted
• Quando a corrente elétrica “ i ” se estabelece no condutor, a
agulha magnética assume uma posição perpendicular ao
plano definido pelo fio e pelo centro da agulha.
Imagem: Experiência de Oersted / Autor Desconhecido / Creative
Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 2.5
Genérica
Campo Magnético Gerado em um
Condutor Reto
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
A limalha de ferro serve para visualizarmos as linhas de força do
campo magnético gerado pelo condutor retilíneo
Imagem: Autor Desconhecido / GNU Free Documentation License
• Em cada ponto do campo o vetor B é perpendicular ao plano definido pelo
ponto e o fio.
• As linhas de indução magnética são circunferências concêntricas com o fio.
• O vetor B é tangente em cada pondo das linhas de indução magnética(1).
Sentido das Linhas de força do
Campo Magnético
Imagem: Regra da mão direita / Autor Desconhecido /
Public Domain
Imagem: Talos / Creative
Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported
• Vista de cima
• Vista de lado
Imagem: Autor Desconhecido /
GNU Free Documentation
License
Grandeza orientada do plano para
o observador (saindo do plano)
Grandeza orientada do observador
para o plano (entrando no plano)
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
• Vista em perspectiva
Intensidade do vetor campo magnético –
Condutor Retilíneo
• A intensidade do vetor campo magnético, produzido por um
condutor retilíneo pode ser determinada pela Lei de Biot-Savart
o  i
B 
2   .d
i  corrente em ampère (A)
d  distância do ponto ao
condutor, perpendicular a direção
do mesmo em metros(m)
o  permeabilidade magnética
do vácuo.
Imagem: Regra da mão direita / Autor Desconhecido / GNU
Free Documentation License
o  4    10 7 T  m A
Exemplo
• Um condutor reto e extenso no vácuo é percorrido por
uma corrente de 5A. Calcule o valor da intensidade do
vetor indução magnética em um ponto P que dista 20cm
do condutor. Indique o sentido do vetor.
P
i
Solução
Imagem: Regra da mão direita /
Autor Desconhecido / Public
Domain
• Pela regra da mão direita, o vetor tem o sentido indicado na
figura a seguir:
Vista em
perspectiva
P
Dados :
 i  5A
 d  20cm  2  10 1 m
i
B
•
 o  4    10 7
T m
A
A intensidade de B vale:
o  i
4    10 7  5
6
B 


B

5

10
T
1
2   .d
2    2  10
Campo Magnético em uma
Espira Circular
Imagem: O campo magnético de uma
barra magnética revelado por limalha
de ferro em papel / Newton Henry
Black / Public Domain e United States
public domain
• Considere uma espira circular (condutor dobrado segundo
uma circunferência) de centro O e raio R.
• As linhas de campo entram por um lado da espira e saem
pelo outro, podendo este sentido ser determinado pela
regra da mão direita.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
Linhas obtidas experimentalmente
com limalha de ferro
Campo Magnético no centro de uma
Espira Circular
• A intensidade do vetor B no centro O da espira vale:
i  corrente em ampère
o  i
B 
2 R
R  raio da espira em metros
o  permeabilidade magnética
do vácuo.
7
o  4    10 T  m A
Polos de uma espira
• Note que a espira tem dois polos. O lado onde B “entra” é o
polo sul; o outro, o norte.
Para o observador 1, as linhas
de indução da espira saem
pela face que está voltada para
ela. Portanto, essa face da
espira se caracteriza como um
polo norte.
Para o observador 2, as linhas
de indução da espira entram
pela face que está voltada para
ele. Portanto, essa face da
espira se caracteriza como um
polo sul.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Campo Magnético em uma Bobina Chata
• Uma bobina chata é constituída de várias espiras justapostas.
•
A intensidade do vetor B no
centro da bobina vale:
o  i
B N 
2 R
N  Número de espiras
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
Polos de uma Bobina Chata
• Aproximando-se um ímã de uma bobina, verificase que o polo norte daquele atrai o sul da bobina,
repelindo o norte da mesma.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Campo Magnético em um
Solenoide
• O solenoide é um dispositivo em que um fio condutor é
enrolado em forma de espiras não justapostas.
Imagem: Uma renderização tridimensional de uma solenóide / Zureks / domínio público
•
O campo magnético produzido próximo ao centro do solenoide (ou bobina
longa) ao ser percorrido por uma corrente elétrica i , é praticamente
uniforme (intensidade, direção e sentido constantes).
Linhas de Indução em um Solenoide
• O solenoide se comporta como um ímã, no qual o polo sul é
o lado por onde “entram” as linhas de indução e o lado
norte, o lado por onde “saem” as linhas de indução.
Imagem: SiriusA / public domain
Linhas de indução obtidas
com limalha de ferro
Direção e sentido do vetor B no
interior do solenoide
• Para determinar o sentido das linhas de indução no interior do
solenoide, podemos usar novamente a regra da mão direita.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Intensidade do vetor B no interior do
solenoide
• A intensidade do vetor indução magnética uniforme no interior
do solenoide é dada por
o  N  i
B
L
N  Número de espiras
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
Exemplo
• Um solenóide de 1000 espiras por metro está no vácuo e é
percorrido por uma corrente de 5,0A. Qual a intensidade do
vetor indução magnética no interior do solenoide?
Solução
Dados :
 i  5A
 N  1000 espiras
 L  1m
T m
 o  4    10 7
A
B 
o  N  i
L
4    10  7  10 3  5
B 
1
B  2    10 3T
O Eletroímã
• Uma bobina com núcleo de ferro constitui um eletroímã.
• Em virtude da imantação do pedaço de ferro, o campo magnético
resultante assim obtido é muito maior do que o campo criado apenas pela
corrente que passa pela bobina. (1)
Imagem: Eletroímã / Letanure / Domínio Público
Imagem: Guindaste com eletroímã / Zwergelstern /
Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0
Unported
Exercícios
• 1. (UFSC) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
a) Polos magnéticos de mesmo nome se atraem, enquanto polos de nomes
contrários se repelem.
b) Num campo magnético uniforme, as linhas de indução magnética são
retas paralelas igualmente espaçadas e igualmente orientadas.
c) As linhas de indução magnética “saem” do polo norte e “chegam” ao polo
sul.
d) As linhas de indução magnética, do campo magnético produzido por uma
corrente i, que percorre um condutor reto, são ramos de parábolas
situadas em planos paralelos ao condutor.
e) No interior de um solenoide, o campo de indução magnética pode ser
considerado como uniforme e tem a direção do seu eixo geométrico.
2. É correto afirmar que:
a) Quando passa uma corrente elétrica pelo fio, é gerado um campo
magnético que tende a alinhar a agulha imantada com a direção deste
campo.
b) Ao inverter-se o sentido da corrente elétrica no fio, a agulha tende a
inverter sua orientação.
c) A intensidade do campo magnético num ponto do espaço, gerado pela
corrente no fio, será tanto maior quanto mais distante o ponto estiver do
fio.
d) As linhas de força do campo magnético gerado pela corrente no fio são
semirretas com origem no fio e perpendiculares a ele.
e) A posição original da agulha da bússola indica, na ausência de correntes
elétricas ou outros campos magnéticos, a direção do componente
horizontal do campo magnético terrestre.
f) O fenômeno físico citado no enunciado é conhecido como indução
eletromagnética e é descrito pela lei de Faraday.
•
3. (UFMG) Essa figura mostra três fios paralelos, retos e longos, dispostos
perpendicularmente ao plano do papel, e, em cada um deles, uma
corrente i. Cada fio separadamente, cria em um ponto a 20cm de
distância dele, um campo magnético de intensidade B. O campo
magnético resultante no ponto P, devido a presença dos três fios, terá
intensidade igual a:
i
i
20cm
i
P
20cm
20cm
•
4. (UFMG) A figura mostra dois fios M e N, paralelos, percorridos por
correntes de mesma intensidade, ambas saindo da folha de papel. O
ponto P está a mesma distância dos dois fios. A opção que melhor
representa a direção e o sentido corretos para o campo magnético, que as
correntes criam em P, é:
M
N
P
5. (UFSC) Seja uma espira circular de raio r , na qual passa uma
corrente de intensidade i . Considere o campo magnético gerado por
esta espira. Marque a(s) proposição(ões) verdadeiras.
a) O campo no centro da espira é perpendicular ao plano definido pela
espira.
b) O campo no centro da espira está contido no plano definido pela espira.
c) O campo gerado fora da espira, no plano definido por ela, tem mesma
direção e mesmo sentido do campo gerado no interior da espira,
também no plano definido por ela.
d) Se dobrarmos a corrente i , o campo gerado cai à metade.
e) Se dobrarmos o raio da espira, o campo gerado em seu centro cai a ¼
do valor anterior.
f) Se invertermos o sentido da corrente, a direção e o sentido do campo
gerado não se alteram.
•
Tabela de Imagens
Slide
Autoria / Licença
Link da Fonte
2a Hans Christian Ørsted quando jovem. Pintura do
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%98rste
Século 19. / Autor Desconhecido / Domínio
d.jpg
Público, United States Public Domain
3 Experiência de Oersted / Autor Desconhecido /
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oersted
Creative Commons Atribuição-Partilha nos
%27s_experiment.JPG?uselang=pt-br
Termos da Mesma Licença 2.5 Genérica
4a e SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
4b Desconhecido.
5 Autor Desconhecido / GNU Free Documentation http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RechteH
and.png?uselang=pt-br
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Right_h
6 Regra da mão direita / Autor Desconhecido /
and_rule.png
Public Domain
7a Talos / Creative Commons Attribution-Share Alike http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gerader
3.0 Unported
_leiter.svg
7b Autor Desconhecido / GNU Free Documentation http://commons.wikimedia.org/wiki/File:VFPt_wi
License
re_out.svg?uselang=pt-br
7c SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
Desconhecido.
8 Regra da mão direita / Autor Desconhecido / GNU http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Manode
Free Documentation License
recha.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Right_h
10 Regra da mão direita / Autor Desconhecido /
and_rule.png
Public Domain
Data do
Acesso
05/04/2012
05/04/2012
17/04/2012
09/04/2012
05/04/2012
11/04/2012
11/04/2012
17/04/2012
11/04/2012
05/04/2012
Tabela de Imagens
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Autoria / Licença
Link da Fonte
11a SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
Desconhecido.
11b O campo magnético de uma barra magnética
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnet
revelado por limalha de ferro em papel / Newton 0873.png
Henry Black / Public Domain / United States
public domain
a 15 SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
Desconhecido.
16 Uma renderização tridimensional de uma
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solenoid
solenóide / Zureks / domínio público
-1.png?uselang=pt-br
17a SiriusA / public domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solenoid
spole.svg?uselang=pt-br
18b SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
Desconhecido.
19 SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Acervo SEE-PE.
Desconhecido.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eletroim
21a Eletroímã / Letanure / Domínio Público
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21b Guindaste com eletroímã / Zwergelstern /
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Creative Commons Atribuição-Partilha nos
_Machine_Scrap_01.jpg?uselang=pt-br
Termos da Mesma Licença 3.0 Unported
Data do
Acesso
17/04/2012
11/04/2012
17/04/2012
11/04/2012
11/04/2012
17/04/2012
17/04/2012
09/04/2012
09/04/2012