FÍSICA PROFESSOR: MARCO ANTONIO AULA:... INTRODUÇÃO AO ELETROMAGNETISMO 1. INTRODUÇÃO: Por volta de 1820, o dinamarquês Hans Chistian Oersted, professor de Física da Universidade de Copenhague, idealizou uma experiência que revolucionaria o magnetismo e a eletricidade. A direção e o sentido do vetor campo magnético podem ser indicados por uma regra prática, chamada de Regra da mão direita envolvente, para aplicar tal regra, imagine você “segurando” o fio condutor de tal forma que o seu dedo polegar aponte no sentido da corrente elétrica i, como mostra a figura abaixo. Os outros dedos darão automaticamente o sentido do campo magnético ou das linhas de indução, depois basta rotacionarmos a mão em torno do fio. Como mostra a figura abaixo: 2. A EXPERIÊNCIA DE OERSTED: Em uma experiência simples Oersted descobriu que um fio percorrido por uma corrente elétrica, colocado nas proximidades de uma bússola, era capaz de provocar deflexão (mudança de orientação) na agulha magnética, assim, constatou que a corrente elétrica produzida pelo fio gerou um campo magnético que composto com o campo magnético da terra, produziu um campo magnético resultante, com o qual a agulha passou a se alinhar. 4. CAMPO MAGNÉTICO GERADO POR UMA ESPIRA CIRCULAR: Uma espira circular nada mais é que um condutor reto encurvado até atingir a forma circular. Observe a imagem: A intensidade do campo magnético no centro da espira é dada por: Onde R é o raio da espira. Cargas elétricas em movimento, ou seja, correntes elétricas, criam um campo magnético na região do espaço que as circunda, sendo, portanto, fontes de campo magnético. Sua direção é feita mediante a regra da mão direita. Devido às linhas de indução entrarem ou saírem do centro da espira, podemos dizer que os pólos de um imã podem se assemelhar com o centro da espira. Observe: Após a experiência de Oesterd fundiram-se dois ramos da Física que até então eram separados a eletricidade e o magnetismo. 3. CAMPO MAGNÉTICO GERADO POR UM FIO CONDUTOR LONGO (INFINITO): Através da descoberta de Oesterd foi possível mostrar que quando um condutor elétrico é atravessado por uma corrente elétrica, um campo magnético se origina ao sue redor. As linhas de indução magnética deste campo são circunferências concêntricas,ou seja, seu centro é o mesmo e está situado no próprio fio. Observe a imagem: Quando a espira é percorrida por uma corrente no sentido anti-horário (à esquerda) seu centro assemelha-se ao pólo norte de um imã, já quando a corrente está no sentido horário (à direita) o centro da espira assemelha-se ao pólo sul de um imã. 5. CAMPO MAGNÉTICO GERADO POR UMA SOLENOIDE (BOBINA): A intensidade do campo magnético a uma distância R do fio é dada por: Onde: μ = Permeabilidade absoluta i = Corrente elétrica R = raio da circunferência É um fio condutor enrolado em forma de hélice cilíndrica, parecendo uma mola comum. Observe: A intensidade do campo magnético é dada por: Onde L é o tamanho da bobina e n o número de espiras. O sentido do campo é dado pela regra da mão direita e como nas espiras a bobina funciona como um imã, pois a corrente gera um campo magnético e seus lados pareceram pólos de um imã. Observe: Na figura da esquerda a parte inferior da bobina se assemelha a um pólo sul magnético e a parte superior a um pólo norte magnético, já na figura da esquerda a parte inferior assemelha-se a um pólo norte magnético e a parte superior assemelha-se ao pólo sul de um imã. O eletroímã nada mais é que uma barra de ferro envolvida por solenóide está solenóide quando percorrida por uma corrente gera um campo magnético que imanta o ferro. Observe: 6. EXERCÍCIOS: 1. (PUC-MG) Uma bússola é colocada no meio de um solenóide longo, orientando-se o conjunto conforme indica a figura. Fazendo-se passar corrente no solenóide no sentido indicado, a agulha da bússola terá sua nova posição dada por: 3. Uma espira circular é percorrida por uma corrente elétrica, de intensidade constante. Quais são as características do vetor campo – magnético no centro da espira? a) é constante e perpendicular ao plano da espira. b) é constante e paralelo ao plano da espira. c) é nulo d) é variável e perpendicular ao plano da espira. e) é variável e paralelo ao plano da espira. 4. (UF-RS) A figura abaixo mostra dois fios condutores, R e S, retilíneos, paralelos e contidos no plano da página. As setas indicam os sentidos opostos de duas corrente elétricas convencionais de mesma intensidade, que percorrem os fios. Indique se o sentido do campo magnético resultante, produzido pelas correntes elétricas, é para dentro ou para fora da página, em cada um dos pontos 1, 2 e 3, respectivamente: a) dentro, fora, dentro b) dentro, dentro, dentro c) fora, fora, dentro d) dentro, fora, fora e) fora, dentro, fora 5. (UF-RS) Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica constante que cria um campo magnético em torno do fio. Esse campo magnético: a) tem o mesmo sentido da corrente elétrica b) é uniforme c) diminui à medida que a distância em relação ao condutor aumenta d) é paralelo ao fio e) aponta para o fio 6. (Santa Casa) Dois fios dispostos como indica a figura determinam as quatro regiões do plano. As correntes elétricas I' e I'', pelos condutores, podem produzir campos de intensidade nula: a) somente em (I). b) somente em (II). c) somente em (III). d) em (II) e (IV). e) em (I) e (III). 7. (UC-MG) O condutor reto da figura transporta a corrente i. O campo magnético no ponto P, próximo ao fio, é representado pelo vetor: 8. (UFSCAR) A figura representa um solenóide, sem núcleo, fixo a uma mesa horizontal. Em frente a esse solenóide está colocado um imã preso a um carrinho que se pode mover facilmente, sobre o imã é correto afirmar que em relação a solenóide: 2. Uma espira circular de raio 2π cm situa-se no plano do papel e é percorrida por um corrente elétrica no sentido horário de 5,0 A, no sentido indicado. Caracterize o vetor indução magnética no S.I tendo o papel como referencia. -7 (dado: μ0 = 4π.10 T.m/A): a) saindo e vale 5.10-5/π b) saindo e vale 5.10-4/π -5 2 c) entrando e vale 5.10 /π c) entrando e vale 5.10 π e) n.d.a a) irá se afastar b) irá se aproxima c) ficará imóvel d) se deslocará lateralmente entrando no plano da figura. e) se deslocará lateralmente saindo do plano da figura. GABARITO! 1.A 2.C 3.A 4.E 5.C 6.D 7.E 8.B