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Engenharia de Produção ·
Física 4
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Campo Magnético e Força Eletromagnética Propriedades do campo magnético 1 De acordo com o SI a unidade de medida de campo magnético é o tesla T em homenagem a um dos grandes estudiosos dos fenômenos magnéticos Nikola Tesla 18561943 2 O campo magnético é vetorial assim como o campo elétrico ou o campo gravitacional por isso apresenta as propriedades módulo direção e sentido 3 Esse tipo de campo pode ser produzido por imãs naturais e artificiais feitos com espiras condutoras e bobinas O QUE É FORÇA ELETROMAGNÉTICA Essa força surge quando uma partícula carregada movese em uma região de campo magnético A força magnética é o resultado da interação entre dois corpos dotados de propriedades magnéticas como ímãs ou cargas elétricas em movimento Ela pode ser tanto atrativa quanto repulsiva e surge em corpos eletricamente carregados e que se encontram em movimento em relação a algum campo magnético exterior Essa força é sempre perpendicular aos vetores de velocidade do corpo e de campo magnético Força magnética sobre partículas carregadas Para corpos de dimensões desprezíveis utilizamos a seguinte equação para calcular a força magnética Para calcular a intensidade da força magnética utilizase a seguinte fórmula F q v B sen θ ou F q v x B em negrito porque são vetores Onde F força magnética q módulo da carga elétrica v velocidade da carga elétrica B campo magnético sen θ ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético Para que essa força seja medida em Newtons N o módulo da carga líquida q do corpo ou seja a carga em excesso ou falta deve ser dado em Coulombs a velocidade da partícula v em relação ao campo magnético deve ser dada em ms o ângulo θ formado entre a velocidade v e o campo magnético B em Tesla T deve ser dado em graus º Observe a figura ao lado para entender melhor essa relação Na figura acima temos duas partículas carregadas em vermelho deslocandose com velocidade v em uma região onde o campo magnético é constante e vertical para cima O sentido da força magnética depende da regra da mão direita Além disso se ela estiver saindo do plano do papel usamos um círculo com um ponto no centro se ela estiver entrando no plano do papel usamos um círculo com um X no centro É importante perceber que essas três grandezas sempre serão perpendiculares portanto se o ângulo formado entre o vetor velocidade v e o vetor campo magnético B for igual a 0º ou seja caso eles sejam paralelos entre si não haverá surgimento de força magnética da mesma forma a maior intensidade de força magnética surge quando o ângulo entre v e B é de 90º pois para esse ângulo o senθ tem o seu valor máximo valendo 1 Para entender melhor Com a mão direita aberta temos que o polegar representa o sentido da velocidade v e os outros dedos representam o sentido do campo magnético B Já a palma da mão corresponde ao sentido da força magnética F Para compreender melhor essa regra veja a figura ao lado Carga elétrica q lançada com velocidade lançada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme Observe que neste caso o ângulo entre e é 90º são perpendiculares e que sen90º 1 Na figura uma carga positiva q penetra com velocidade no ponto A numa região em que existe um campo magnético uniforme penetrando na folha Observe que e são perpendiculares e como a velocidade é sempre tangente à trajetória em cada ponto a força magnética obtida pela regra da mão esquerda e indicada na figura é sempre dirigida para o centro de uma circunferência de raio R Assim a carga q realizará um movimento circular uniforme com velocidade de intensidade constante Toda carga elétrica de módulo q lançada com velocidade perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme realiza um movimento circular uniforme MCU numa circunferência que está num plano perpendicular à direção de A expressão matemática dessa força magnética é Fm qVB senθ qVB1 Fm qVB Lembrando que a força magnética responsável pelo movimento circular é a força resultante centrípeta de intensidade Fc mV²R Fm Fc qVB mV²R R mVqB II expressão do raio da trajetória da carga q em MCU O período T tempo que a carga q demora para efetuar uma volta completa é fornecido por V ΔSΔt numa volta completa ΔS 2πR e Δt T V 2πRT II Substituindo II em I R m 2πRTqB T 2πmqB período do MCU Observe que o período T do movimento circular não depende da velocidade com que a partícula q penetra no campo magnético e nem do raio da circunferência O período T tempo que a carga q demora para efetuar uma volta completa é fornecido por V ΔS Δt numa volta completa ΔS 2πR e Δt T V 2πR T II Substituindo II em I R m 2πRTqB T 2πmqB período do MCU Observe que o período T do movimento circular não depende da velocidade com que a partícula q penetra no campo magnético e nem do raio da circunferência Fórmulas e unidades no SI Fm qVB R mVqB T 2πmqB Fm intensidade da força magnética N q módulo da carga elétrica C B intensidade do campo magnético T V intensidade da velocidade da carga q ms m massa da carga q kg R raio da circunferência m T período de q ao efetuar uma volta completa s
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Campo Magnético e Força Eletromagnética Propriedades do campo magnético 1 De acordo com o SI a unidade de medida de campo magnético é o tesla T em homenagem a um dos grandes estudiosos dos fenômenos magnéticos Nikola Tesla 18561943 2 O campo magnético é vetorial assim como o campo elétrico ou o campo gravitacional por isso apresenta as propriedades módulo direção e sentido 3 Esse tipo de campo pode ser produzido por imãs naturais e artificiais feitos com espiras condutoras e bobinas O QUE É FORÇA ELETROMAGNÉTICA Essa força surge quando uma partícula carregada movese em uma região de campo magnético A força magnética é o resultado da interação entre dois corpos dotados de propriedades magnéticas como ímãs ou cargas elétricas em movimento Ela pode ser tanto atrativa quanto repulsiva e surge em corpos eletricamente carregados e que se encontram em movimento em relação a algum campo magnético exterior Essa força é sempre perpendicular aos vetores de velocidade do corpo e de campo magnético Força magnética sobre partículas carregadas Para corpos de dimensões desprezíveis utilizamos a seguinte equação para calcular a força magnética Para calcular a intensidade da força magnética utilizase a seguinte fórmula F q v B sen θ ou F q v x B em negrito porque são vetores Onde F força magnética q módulo da carga elétrica v velocidade da carga elétrica B campo magnético sen θ ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético Para que essa força seja medida em Newtons N o módulo da carga líquida q do corpo ou seja a carga em excesso ou falta deve ser dado em Coulombs a velocidade da partícula v em relação ao campo magnético deve ser dada em ms o ângulo θ formado entre a velocidade v e o campo magnético B em Tesla T deve ser dado em graus º Observe a figura ao lado para entender melhor essa relação Na figura acima temos duas partículas carregadas em vermelho deslocandose com velocidade v em uma região onde o campo magnético é constante e vertical para cima O sentido da força magnética depende da regra da mão direita Além disso se ela estiver saindo do plano do papel usamos um círculo com um ponto no centro se ela estiver entrando no plano do papel usamos um círculo com um X no centro É importante perceber que essas três grandezas sempre serão perpendiculares portanto se o ângulo formado entre o vetor velocidade v e o vetor campo magnético B for igual a 0º ou seja caso eles sejam paralelos entre si não haverá surgimento de força magnética da mesma forma a maior intensidade de força magnética surge quando o ângulo entre v e B é de 90º pois para esse ângulo o senθ tem o seu valor máximo valendo 1 Para entender melhor Com a mão direita aberta temos que o polegar representa o sentido da velocidade v e os outros dedos representam o sentido do campo magnético B Já a palma da mão corresponde ao sentido da força magnética F Para compreender melhor essa regra veja a figura ao lado Carga elétrica q lançada com velocidade lançada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme Observe que neste caso o ângulo entre e é 90º são perpendiculares e que sen90º 1 Na figura uma carga positiva q penetra com velocidade no ponto A numa região em que existe um campo magnético uniforme penetrando na folha Observe que e são perpendiculares e como a velocidade é sempre tangente à trajetória em cada ponto a força magnética obtida pela regra da mão esquerda e indicada na figura é sempre dirigida para o centro de uma circunferência de raio R Assim a carga q realizará um movimento circular uniforme com velocidade de intensidade constante Toda carga elétrica de módulo q lançada com velocidade perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme realiza um movimento circular uniforme MCU numa circunferência que está num plano perpendicular à direção de A expressão matemática dessa força magnética é Fm qVB senθ qVB1 Fm qVB Lembrando que a força magnética responsável pelo movimento circular é a força resultante centrípeta de intensidade Fc mV²R Fm Fc qVB mV²R R mVqB II expressão do raio da trajetória da carga q em MCU O período T tempo que a carga q demora para efetuar uma volta completa é fornecido por V ΔSΔt numa volta completa ΔS 2πR e Δt T V 2πRT II Substituindo II em I R m 2πRTqB T 2πmqB período do MCU Observe que o período T do movimento circular não depende da velocidade com que a partícula q penetra no campo magnético e nem do raio da circunferência O período T tempo que a carga q demora para efetuar uma volta completa é fornecido por V ΔS Δt numa volta completa ΔS 2πR e Δt T V 2πR T II Substituindo II em I R m 2πRTqB T 2πmqB período do MCU Observe que o período T do movimento circular não depende da velocidade com que a partícula q penetra no campo magnético e nem do raio da circunferência Fórmulas e unidades no SI Fm qVB R mVqB T 2πmqB Fm intensidade da força magnética N q módulo da carga elétrica C B intensidade do campo magnético T V intensidade da velocidade da carga q ms m massa da carga q kg R raio da circunferência m T período de q ao efetuar uma volta completa s