Campos Magnéticos: Propriedades e Experiências

CAMPOS MAGNÉTICOS Prof MSc Freud Medeiros Os fragmentos aderem ao ímã mais acentuadamente nas regiões extremas chamadas polos do ímã Obs No centro do ímã o campo magnético é praticamente nulo B 0 A Terra se comporta como um enorme ímã com o polo magnético sul localizado nas imediações do norte geográfico e o polo magnético norte localizado nas imediações do sul geográfico Obs O campo magnético terrestre tem a sua origem no magma terrestre Propriedades dos ímãs Atração e repulsão Assim podemos dizer polos de mesmo nome se repelem polos de nomes contrários se atraem STUDIO CAPARROZ Propriedades dos ímãs Inseparabilidade dos polos de um ímã Ao partir um ímã transversalmente cada parte obtida constitui um novo ímã STUDIO CAPARROZ Obs O spin magnético é uma grandeza física indivisível Campo magnético e linhas de indução A linha de indução é uma linha imaginária que indica a direção e o sentido do vetor campo magnético 𝛣 em cada ponto do campo O vetor campo magnético 𝛣 é sempre tangente à linha de indução e tem o mesmo sentido que ela STUDIO CAPARROZ As linhas de indução não se cruzam e nas regiões onde estão mais próximas o campo magnético é mais intenso Os ímãs têm a propriedade de atrair objetos de ferro Esse fato foi observado pela primeira vez com um minério de ferro chamado magnetita Tipos de ímãs ímãs naturais ou permanentes encontrados na natureza ímãs artificiais ou temporários fabricados pelo homem Imantação de uma barra de ferro Esse processo de magnetização é chamado indução magnética a Ímãs elementares desordenados b Ímãs elementares ordenados pela ação do campo magnético do ímã STUDIO CAPARROZ A temperatura ou ponto Curie é o valor de temperatura em que um material ferromagnético perde suas propriedades magnéticas Experiência de Oersted Em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted verificou que toda corrente elétrica origina no espaço que a envolve um campo magnético Chave aberta a agulha magnética da bússola alinhase com o campo magnético Terrestre Chave fechada o fio sobre a bússola é percorrido por uma corrente elétrica que cria um campo magnético ao seu redor mudando a orientação da agulha magnética da bússola Regra da mão direita Obs Serve para determinar o sentido dos campos magnéticos httpswwwyoutubecomwatchvfU3L9Svflus Campo magnético gerado por uma corrente elétrica que percorre um condutor retilíneo Linhas de indução Linhas de indução STUDIO CAPARROZ ADILSON SECCO Saindo norte Entrando sul Módulo Lei de Ampère Direção Tangente às linhas de indução magnética Sentido Regra da mão direita Permeabilidade magnética do vácuo μ0 4𝜋 107 T M A Tesla T Aplicação 01 Dois longos fios retilíneos estendidos no plano do papel cruzamse perpendicularmente sem que haja contato elétrico entre eles Esses fios são percorridos pelas correntes de intensidades i₁ e i₂ cujos sentidos estão indicados na figura a Em quais das regiões é possível ser nulo o campo magnético resultante dos dois fios b Caracterize o campo magnético resultante B no ponto P supondo i₁ 10 A i₂ 40 A μ 4π 10⁷ T M A r₁ 10 cm e r₂ 20 cm Resolução a Usando a regra da mão direita envolvente determinamos nas quatro regiões os sentidos dos campos B₁ e B₂ criados por i₁ e i₂ respectivamente Para o campo resultante ser nulo B₁ e B₂ precisam ter sentidos opostos o que só acontece nas regiões II e IV Vamos calcular B₁ e B₂ lembrando que r₁ 010 m e r₂ 020 m B₁ μ i₁ 2π r₁ 4π 10⁷ 10 2π 010 B₁ 20 10⁵ T B₂ μ i₂ 2π r₂ 4π 10⁷ 40 2π 020 B₂ 40 10⁵ T Observe que o ponto P pertence à região IV em que B₁ e B₂ têm sentidos opostos Então a intensidade do campo resultante sen do B₂ maior que B₁ é dada por B B₂ B₁ 40 10⁵ 20 10⁵ B 20 10⁵ T Portanto as características do vetor B são Intensidade 20 10⁵ T Direção perpendicular ao plano do papel Sentido entrando no papel pois B₂ B₁ Campo magnético no centro de uma espira circular percorrida por corrente elétrica Módulo Lei de Biot Savart Direção Perpendicular ao plano da espira Sentido Regra da mão direita Tesla T a b STUDIO CAPARRO Z ADILSON SECCO Obs Bobina chata N espiras B N Aplicação 02 Duas espiras circulares coplanares e concêntricas são percorridas por correntes elétricas de intensidades i₁ 20 A e i₂ 30 A cujos sentidos estão indicados na figura fora de escala Os raios das espiras são R₁ 20 cm e R₂ 40 cm Calcule o módulo do vetor indução magnética no centro C sendo μ 4π 10⁷ T m A a permeabilidade absoluta do meio Resolução Primeiro devemos calcular o campo de cada espira Logo Br 35𝜋 105 T Entrando Campo magnético no interior de um solenoide percorrido por corrente elétrica Eletroímã Módulo Lei de Ampère B μ₀ N L Tesla T Onde N número de espiras L comprimento Direção Paralelo ao eixo do solenoide Sentido Regra da mão direita Aplicação 03 Uma bobina de fio condutor está nas vizinhanças de um ímã em repouso como é mostrado na figura abaixo Após a chave C ser fechada podese afirmar o que em relação ao ímã tipo barra e o prego Resposta O ímã será repelido polos iguais e o prego será atraído substância ferromagnética