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Apostilas de Eletrônica sobre Noções de Eletromagnetismo, Campos magnéticos, O que é de fato um campo magnético, Correntes e eletromagnetismo, Permeabilidade, Indutância.
Tipologia: Notas de estudo
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É o estudo dos campos magnéticos e suas interações com as correntes elétricas.
Os elétrons giram em torno do núcleo dos átomos, mas também em torno de sí mesmos (translação), isto é semelhante ao que ocorre com os planetas e o sol. Há diversas camadas de elétrons, e em cada uma, os elétrons se distribuem em orbitais , regiões onde executam a rotação, distribuídos aos pares.
Ao rodarem em torno de sí, os elétrons da camada mais externa produzem um campo magnético mínimo, mas dentro do orbital, o outro elétron do par gira também, em sentido oposto, cancelando este campo, na maioria dos materiais.
Porém nos materiais imantados ( ferromagnéticos ) há regiões, chamadas domínios, onde alguns dos pares de elétrons giram no mesmo sentido, e um campo magnético resultante da soma de todos os pares e domínios é exercido em volta do material: são os imãs.
A palavra campo significa, na Física, uma tendência de influenciar corpos ou partículas no espaço que rodeia uma fonte.
Ex.: O campo gravitacional, próximo à superfície de um planeta, que atrai corpos, produzindo uma força proporcional à massa destes, o peso.
Assim, o campo magnético é a tendência de atrair partículas carregadas, elétrons e prótons, e corpos metálicos magnetizáveis (materiais ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto, o níquel e ligas como o alnico).
O campo pode ser produzido pôr imãs e eletroimãs, que aproveitam o efeito magnético da corrente elétrica.
A corrente elétrica num condutor produz campo magnético em torno dele, com intensidade proporcional à corrente e inversamente à distância.
Nesta equação, válida para um condutor muito longo, I é a corrente, r a distância ao centro do condutor e B é a densidade de fluxo , ou indução magnética , que representa o campo magnético. É medida em Tesla, T.
Se enrolarmos um condutor, formando um indutor ou bobina, em torno de uma forma, o campo magnético no interior deste será a soma dos produzidos em cada espira, e tanto maior quanto mais espiras e mais juntas estiverem
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L é o comprimento do enrolamento, e N o número de espiras, válida para núcleo de ar.
Os materiais se comportam de várias maneiras, sob campos magnéticos.
A é a área transversal ao campo do material, em m^2. O fluxo é medido em Webers, Wb.
Os materiais mais permeáveis são os ferromagnéticos. Eles tem permeabilidades centenas a vários milhares de vezes a do ar, e são usados como núcleos de indutores, transformadores, motores e geradores elétricos, sempre concentrando o fluxo, possibilitando grandes campos (e indutâncias).
Os diamagnéticos são usados como blindagem magnética (ou às ondas eletromagnéticas), pela permeabilidade menor que a do ar, mo.
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Vimos que os indutores produzem campo magnético ao conduzirem correntes. A indutância é a relação entre o fluxo magnético e a corrente que o produz. É medida em Henry, H.
Uma propriedade importante da indutância, e da qual deriva o nome, é o fato do campo resultante da corrente induzir uma tensão no indutor que se opõe à corrente, esta é chamada a Lei de Faraday.
N é o número de espiras do indutor, e df / dt é a velocidade de variação do fluxo, que no caso de CA é proporcional à freqüência. E é a tensão induzida, em V.
É interessante observar como isto se relaciona ao conceito de reatância indutiva , a oposição à passagem de corrente pelo indutor.
L é a indutância, e f a freqüência da corrente, em Hz.