Uma introdução ao conceito de campo magnético, abordando suas principais características e propriedades. São discutidos os dois principais meios de produção de campos magnéticos (ímãs permanentes e eletroímãs), bem como a definição matemática do campo magnético (b) e sua unidade de medida (tesla). O documento também explora o comportamento de cargas elétricas em movimento na presença de um campo magnético, incluindo a força magnética exercida sobre essas cargas e a regra da mão direita. Além disso, são apresentados exemplos de situações envolvendo o movimento de partículas carregadas em regiões de campo magnético, como trajetórias circulares, helicoidais e o efeito hall. Por fim, o documento aborda a força magnética exercida sobre um fio percorrido por corrente elétrica e o torque exercido sobre uma espira percorrida por corrente.
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Baixe Campo magnético - Prof. Paula Lacerda e outras Slides em PDF para Física, somente na Docsity! Cap. 28 – Campo magnético 1 Universidade do Estado do Rio de Janeiro Instituto de Física Armando Dias Tavares Departamento de Eletrônica Quântica Campo magnético 𝑩 ➢ Os campos magnéticos podem ser produzidos de 2 formas: 1) Ímã permanente: atrai objetos de ferro, atrai/repele outro ímã. 2) Eletroímã: bobina enrolada em núcleo de ferro percorrida por corrente. ➢ 𝐵: Descreve a influência magnética de cargas carregadas em movimento relativo e em materiais magnéticos. 2 IREMOS ABORDAR MELHOR NO PRÓXIMO CAPÍTULO Regra da mão direita 5 Ԧ𝐹𝐵 = 𝑞 Ԧ𝑣 × 𝐵 0 < 𝜃 < 180° 𝐹𝐵 = 𝑞𝑣𝐵sen(𝜃) sen 𝜃 > 0 𝑭𝑩 𝑭𝑩 𝒗 𝒗 𝑩 𝑩 + ou − Linhas de campo magnético ➢ A direção da tangente a uma linha de campo magnético fornece a direção de B naquele ponto; ➢ O espaçamento entre as linhas é uma medida do módulo de B. 6 (a) Inseparabilidade dos pólos: (b) Atração × repulsão: ➢ Campo magnético na superfície da terra: 1 gauss = 10-4 T Terra: Pólo Norte = Pólo Sul Magnético Exemplo ❑ Exemplo 1: A fig. mostra 3 situações nas quais uma partícula carregada com velocidade é submetida a um campo magnético. Qual é a direção e sentido da força magnética a que a partícula é submetida em cada situação? 7 Ԧ𝐹𝐵 Ԧ𝐹𝐵 Regra da mão direita Ԧ𝐹𝐵 = 0 10 Resolução: 𝑽𝑨 𝑽𝑩 𝑽𝑨 > 𝑽𝑩 A partícula em questão tem 𝑞 < 0. 𝒗 𝒗 𝒗 𝒗 𝒗 𝒗 𝒗 𝑭𝑩 𝑭𝑩 𝑭𝑩 𝑭𝑩 𝑭𝑩 𝑭𝑩 × × × 𝑩𝑩 𝑩 𝑩 𝑩 𝑩 Campos cruzados (𝑬 ⊥ 𝑩) ➢Joseph John Thomson (1856-1940): descoberta do elétron 11 Campos cruzados (𝑬 ⊥ 𝑩) – efeito Hall ➢Efeito Hall (1879): criação de um DDP no interior de um condutor. ➢Permite verificar se os portadores de carga tem 𝑞 > 0 ou 𝑞 < 0 e medir 𝑁 𝑉 12 Movimento de uma carga em uma região de campo magnético 2) 𝜽 = 𝟗𝟎° (𝒗 ⊥ 𝑩) 15 qB m v r T 22 == Período do movimento Frequência do movimento m qB T f 2 1 == Frequência angular do movimento m qB f == 2 Não depende de 𝒗 Movimento de uma carga em uma região de campo magnético 3) 𝟎 < 𝜽 < 𝟗𝟎° 𝐨𝐮 𝟗𝟎° < 𝜽 < 𝟏𝟖𝟎° 16 Ԧ𝑣 = Ԧ𝑣∥ + Ԧ𝑣⊥ Nesse caso, a velocidade tem componentes : Na direção ∥ à 𝐵: Ԧ𝐹𝑅 = 0 ⟶ MRU Na direção ⊥ à 𝐵: Ԧ𝐹𝑅 = Ԧ𝐹𝐵 ⟶ MCU Trajetória Helicoidal Movimento de uma carga em uma região de campo magnético 3) 𝟎 < 𝜽 < 𝟗𝟎° 𝐨𝐮 𝟗𝟎° < 𝜽 < 𝟏𝟖𝟎° 17 20 Resolução: Por conservação de energia mecânica (pois Ԧ𝐹𝐸 é conservativa), temos: 𝑉𝑖 𝑉𝑓 𝐸𝑚 𝑖 = 𝐸𝑚 𝑓 𝑞𝑉𝑖 = 𝑞𝑉𝑓 + 𝑚𝑣2 2 𝑚𝑣2 2 = 𝑞 𝑉𝑖 − 𝑉𝑓 = 𝑞𝑉 𝑣 = 2𝑞𝑉 𝑚 𝑟 = 𝑚𝑣 𝑞 𝐵 = 𝑚 𝑞 𝐵 2𝑞𝑉 𝑚 = 1 𝐵 2𝑚𝑉 𝑞 𝑥 = 2𝑟 = 2 𝐵 2𝑚𝑉 𝑞 𝑚 = 𝐵2𝑞𝑥2 8𝑉 = 203,93 𝑢. 𝑎. Força magnética em um fio percorrido por corrente. Após um intervalo de tempo, 21 𝑡 = 𝐿 𝑣𝑑 A quantidade de carga que passa no plano “𝑥𝑥”, será: 𝑞 = 𝑖𝑡 = 𝑖𝐿 𝑣𝑑 𝐹𝐵 = 𝑞𝑣𝑑𝐵sen 𝜃 = 𝑖𝐿𝑣𝑑𝐵sen 𝜃 𝑣𝑑 = 𝑖𝐿𝐵sen 𝜃 De forma geral: Ԧ𝐹𝐵 = 𝑖𝐿 × 𝐵 d Ԧ𝐹𝐵 = 𝑖d𝐿 × 𝐵 Fio não retilíneo ou 𝐵 não uniforme! Torque em uma espira percorrida por
corrente
Side 2 |
x Fm x x xfmb x x =D E x b
se se O o * x
Side 3
