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CAMPO MAGNÉTICO
PRODUZIDO POR CORRENTE
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM FIO
PERCORRIDO POR CORRENTE
Seja uma corrente elétrica de intensidade i atravessando um condutor retilíneo.
Suponhamos que esse condutor seja atravessado por um cartão, colocado
perpendicularmente a ele. Colocando limalha de ferro sobre o cartão, essa limalha
se orientará no campo magnético segundo as linhas de indução magnética do
campo. Observamos que a limalha de ferro se distribui segundo circunferências
concêntricas, cujo centro está no próprio condutor. Isso mostra que as linhas de
indução magnéticas do campo magnético criado pelo condutor retilíneo são
circunferências concêntricas, com o centro no próprio condutor.
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• 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 sentido das linhas de indução é dado pela regra da mão direita: segurando-se
o condutor com a mão direita de modo que o polegar fique apontado no sentido
da corrente, os demais dedos semidobrados em torno do fio, dão o sentido do
vetor indução magnética B e das linhas de indução. Os quatro dedos indicam o
norte magnético. A figura mostra como se orienta uma agulha magnética
colocada num ponto do campo gerado pelo condutor.
B
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O vetor indução magnética ( B ) é tangente à linha de indução magnética:
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Visto em perspectiva
Visto de cima
Visto frontal
Grandeza orientada do plano para o observador (saindo do plano)
Grandeza orientada do observador para o plano (entrando no plano)
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INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICO
o  i
B 
2   .d
Onde:
B: módulo do vetor campo magnético (T-Tesla)
i: corrente elétrica ( A)
d: distância perpendicular entre o fio condutor e o
ponto P onde se encontra o vetor campo
magnético (m)
0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7
T.m/A
CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA
CIRCULAR
Envolvendo-se o fio com a mão direita, de modo que o polegar fique no sentido
da corrente, os demais dedos, semidobrados, fornecem o sentido das linha de
indução.
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Se estiver orientado para o
leitor “saindo do papel”, o vetor
é representado por um círculo
com um ponto no centro, como
se sua ponta fosse vista saindo
do papel.
Se estiver em sentido oposto,
“entrando no papel”, o vetor é
representado por um círculo
com um X no centro, como se
sua “cauda” fosse vista entrando
no papel.
INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICO
o  i
B 
2 R
Onde:
B: módulo do vetor campo magnético no centro da
espira (T)
i: corrente elétrica ( A)
R: raio da espira (m)
0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7 T.m/A
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Em “n” espiras justapostas de modo a constituírem uma bobina chata, a
intensidade do vetor indução magnética B no centro é dada por:
n
B n
.i
2R
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CAMPO MAGNÉTICO DE UM SOLENÓIDE
É o nome que se dá a um condutor longo e enrolado de modo a formar um tubo
constituído de espiras igualmente espaçadas.
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O solenóide se comporta como um ímã, no qual o pólo sul
é o lado por onde “entram” as linhas de indução e o lado
norte, o lado por onde “saem” as linhas de indução.
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Para determinar o sentido das linhas de indução no
interior do solenóide, podemos usar novamente a
regra da mão direita.
i
i
i
i
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limalha de ferro
representação
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INTENSIDADE DO CAMPO MAGNÉTICO
N . o  i
B
L
Onde:
B: módulo do vetor campo magnético (T)
i: corrente elétrica ( A)
N: nº de espiras
L: comprimento do solenóide (m)
0: permeabilidade magnética no vácuo = 4.10-7 T.m/A
ELETROÍMÃS
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Os eletroímãs são constituídos por uma barra de ferro, ao redor da qual é
enrolado um condutor. Quando passa corrente pelo condutor, ela produz um
campo magnético; e a barra de ferro, ficando em um campo magnético, se imanta.
Podemos saber onde aparece o polo norte aplicando, por exemplo, a regra do
saca-rolhas.
O uso de eletroímãs oferece várias vantagens:
1a) se quisermos inverter os polos, basta invertermos o sentido da corrente;
2a) é somente a imantação por corrente elétrica que nos fornece ímãs muito
possantes;
3a) podemos usar uma barra de ferro doce (ferro puro), que tem a propriedade de
só se imantar enquanto estiver passando a corrente; e se neutraliza logo que a
corrente é desligada. Assim, temos um ímã que só funciona quando queremos.
(Nota: o aço, ao contrário, permanece imantado mesmo quando cessa a causa da
imantação).
CAMPAINHA
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Ao ligar a chave do circuito, a corrente elétrica que é fornecida pela pilha passa pelo fio
metálico e chega até a chapa de metal. A parte horizontal da chapa pode se mover para cima
e para baixo. A campainha é feita de algum tipo de vareta metálica ou mesmo fio de cobre
de espessura maior que o do fio metálico. Inicialmente a campainha está faceando a chapa
metálica de modo a permitir que a corrente elétrica passe por ela e chegue ao eletroímã.
A corrente ao chegar ao eletroímã, cria um campo magnético. Esse, por sua vez, atrai a
chapa metálica para baixo. Nesse momento, a chapa metálica desencosta da campainha e o
circuito é interrompido. Com o circuito interrompido, não há mais corrente no eletroímã.
Dessa forma, o campo magnético que foi criado pelo eletroímã cessa e a força que atrai a
chapa metálica também cessa e esta tende a voltar à posição inicial.
Ao voltar à posição inicial, a chapa metálica “bate” contra a campainha e provoca um som.
O circuito é novamente fechado fazendo com que a campainha fique em funcionamento até
que a chave liga-desliga seja desligada.
DISJUNTOR
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Um disjuntor básico consiste de um simples interruptor, conectado a uma lâmina
bimetálica ou a um eletroímã.
i
Contato fixo
eletroímã
mola
i
contato móvel
contato fixo
i
A corrente elétrica magnetiza o eletroímã. O aumento da corrente aumenta a
força magnética exercida pelo eletroímã no contato móvel. Quando a corrente
chega a uma intensidade de risco, o eletroímã o atrai. Quando a corrente diminui
de intensidade, a força magnética do eletroímã diminui e a mola trás o contato
móvel de volta a sua posição encostada nos contatos fixos. A corrente volta a
fluir.
TELEVISÃO
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Quase todas as TVs em uso atualmente contam com um aparelho conhecido
como tubo de raio catódico, ou CRT, para exibir suas imagens. Em um tubo de raio
catódico, o “cátodo” é um filamento aquecido (não diferente do filamento em uma lâmpada
normal). O filamento aquecido está em um vácuo criado dentro de um “tubo” de vidro. O
“raio” é um fluxo de elétrons que naturalmente saem do catodo aquecido para o vácuo.
Os elétrons são negativos. O ânodo é positivo. Por essa razão, ele atrai os elétrons do cátodo.
Em um tubo de raios catódicos de TV, o fluxo de elétrons é focalizado formando um raio (ou
feixe) concentrado e acelerado por um dispositivo de aceleração localizado logo após o cátodo.
Esse feixe de elétrons acelerados viaja pelo vácuo no tubo e atinge a tela plana na outra
extremidade do tubo. Essa tela é revestida de fósforo e brilha quando atingida pelo feixe. . Há
um cátodo e um par (ou mais) de ânodos, uma tela revestida de fósforo e um revestimento
condutivo dentro do tubo para absorver os elétrons que se acumulam na extremidade da tela
do tubo.
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Entretanto, o feixe de elétrons sempre iria parar em um ponto pequeno bem no
centro da tela. Eles são direcionados para pontos diferentes da tela pelas bobinas
de direcionamento. Elas são simplesmente enrolamentos de cobre. Essas
bobinas são capazes de criar campos magnéticos dentro do tubo e os feixes de
elétrons respondem aos campos. Um conjunto de bobinas cria um campo
magnético que move o feixe de elétrons verticalmente, ao passo que outro
conjunto move o feixe horizontalmente. Controlando a tensão das bobinas, podese posicionar o feixe de elétrons em qualquer ponto da tela.
O fósforo reveste o interior da tela. Quando os feixes de elétrons atingem o fósforo, ele faz a
tela brilhar. Em uma TV preto e branco, o fósforo brilha branco quando atingido. Em uma TV
colorida, existem três fósforos organizados como pontos e linhas que emitem luz vermelha,
verde e azul e, também, três feixes de elétrons para iluminar as três cores diferentes juntas.
Há milhares de fósforos diferentes formulados. Eles são caracterizados pela emissão de cor
e pelo tempo de duração da emissão depois que são excitados. Em uma TV preto e branco,
a tela é revestida com fósforo branco e os feixes de elétrons "pintam" uma imagem na tela
movimentando os feixes de elétrons através do fósforo uma linha por vez. Para pintar a tela
inteira, os circuitos eletrônicos dentro da TV usam bobinas magnéticas para mover
os feixes de elétrons em um padrão de escaneamento, através e para baixo da tela. O feixe
pinta uma linha através da tela, da esquerda para a direita. Ele então rapidamente segue de
volta (e para baixo) para o lado esquerdo, move-se rapidamente para a direita e pinta outra
linha horizontal, e assim por diante, por toda a tela, deste modo:
Nessa figura, as linhas azuis representam linhas que
os feixes de elétrons estão pintando na tela da
esquerda para a direita, ao passo que o tracejado de
linhas vermelhas representa os feixes viajando de
volta para a esquerda. Quando o feixe alcança o lado
direito da linha inferior, ele tem que voltar para o canto
esquerdo superior da tela, como representado pela
linha verde na figura. Quando o feixe está pintando,
está ligado, e quando está voltando, está desligado,
para que não deixe uma trilha na tela. Como o espaço
entre as linhas é muito curto, o cérebro integra todas
como uma única imagem. Uma tela de TV
normalmente tem 480 linhas visíveis de cima até
embaixo.
LCD
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LCD significa Liquid Crystal Display ou Display de Cristal Líquido. Para
compreender como essa tecnologia funciona vamos imaginar (em corte), um
ponto de uma tela que corresponde à reprodução de um ponto de imagem ou
1 pixel (picture element).
Na parte posterior do painel de LCD há uma fonte de luz que fica constantemente
emitindo luz branca. A seguir, encontramos uma peça de material translúcido que
difunde a luz, podendo ser de vidro ou plástico. Nessa peça existem eletrodos
que correspondem aos pontos de imagem e que vão aplicar o sinal elétrico ao
cristal líquido que vem em seguida.
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O cristal líquido é uma substância
com
propriedades
elétricas
especiais, uma vez que sua
transparência pode ser controlada
por um campo elétrico. Ele é
formado por moléculas que se
posicionam de forma que a luz
possa passar através delas, o que
torna o material transparente em
condições normais:
Quando aplicamos uma tensão elétrica através dos eletrodos, o campo elétrico criado gira
as moléculas de modo que elas impeçam a passagem da luz. Dessa forma, podemos
comparar o cristal líquido a uma espécie de persiana que pode ter a passagem da luz
controlada por um sinal elétrico. O sinal é aplicado pelos “disparadores” que abrem e
fecham então cada região do LCD de modo que a luz passe ou seja bloqueada. Para cada
ponto de imagem (pixel) temos assim três aberturas para a passagem da luz, controladas
por disparadores ou circuitos elétricos, que correspondem às cores básicas RGB (redgreen-blue). Como a luz que passa através de cada um dos disparadores ou subpixel é
branca, é colocado na frente de cada uma deles um filtro correspondente ao ponto da cor
que deve compor o pixel. Desse ponto passa, então, a luz correspondente a cada ponto da
imagem que será visualizada pela pessoa que se encontrar na parte da frente do display. O
LCD é suficientemente rápido para permitir a reprodução de imagens de TV e como se
necessita de muito pouca energia para controlar os disparadores, o consumo do sistema é
relativamente baixo.
AUTO FALANTE
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Esse tipo de alto-falante consiste basicamente de um cone (o diafragma) circular ou elíptico de
pouco peso, geralmente de papelão, e de um conjunto de bobina e ímã. O diafragma fica preso
no chassi de metal por meio de um sistema de suspensão localizado ao redor de sua borda
externa. Na parte central do cone, fica a bobina, posicionada entre os pólos de um ímã
permanente. Ao enrolamento da bobina ligam-se os fios de saída do amplificador. Quando os
sinais elétricos provenientes do amplificador passam pela bobina, produzem nela um campo
magnético que varia de acordo com as vibrações de sinais. Como a bobina está sob a influência
magnética do ímã permanente, ela passa a vibrar, fazendo vibrar também o cone. A vibração
transmite-se ao ar, sob a forma de ondas sonoras. Assim, o som produzido pelo alto-falante
nada mais é do que a turbulência ritmada do ar provocada pela vibração do diafragma.