magnetismo e eletromagnetismo coc 2013
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Magnetismo e Eletromagnetismo
Prof. Antonio Marcos SARTRE COC
SEB
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Magnetismo
• Sabe-se atualmente que essas pedras, denominadas ímãs naturais, são constituídas por um certo óxido de ferro.
• O termo “magnetismo” foi, então, usado para designar o estudo das propriedades destes ímãs, em virtude do nome da cidade onde foram descobertos.
• Observou-se que um pedaço de ferro, colocado nas proximidades de um ímã natural, adquiria as mesmas propriedades de um ímã (imantação), obtendo assim ímãs não-naturais (ímãs artificiais).
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Classificação das Substâncias Magnéticas
• Substâncias Ferromagnéticas: são aquelas que apresentam facilidade de imantação quando em presença de um campo magnético. Ex: ferro, cobalto, níquel, etc.
• Substâncias Paramagnéticas: são aquelas que a imantação é difícil quando em presença de um campo magnético. Ex: madeira, couro, óleo, etc.
• Substâncias Diamagnéticas: são aquelas que se imantam em sentido contrário ao vetor campo magnético a que são submetidas. Corpos formados por essas substâncias são repelidos pelo ímã que criou o campo magnético. Ex: cobre, prata, chumbo, bismuto, ouro, etc.
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• Verificou-se que os pedaços de ferro eram atraídos com maior intensidade por certas partes do ímã, as quais foram denominadas pólos do ímã.
• Um ímã sempre possui dois pólos com comportamentos opostos. O pólo norte e o pólo sul magnéticos.
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Fenômenos do Magnetismo
Verifica-se que dois ímãs em forma de barra, quando aproximados um do outro apresentam uma força de interação
entre eles.
S N S N
Repulsão Atração
N S S N
Pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem.
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Fenômenos Magnéticos – A Bússola
• O pólo norte do ímã Corresponde ao pólo sul geográfico.
• O pólo sul do ímã corresponde ao pólo norte geográfico.
N
S
Norte geográfico
Sul geográfico
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Campo Magnético Terrestre
• A Terra se comporta como um grande ímã cujo pólo magnético norte é próximo ao pólo sul geográfico e vice-versa.
• Os pólos geográficos e magnéticos da Terra não coincidem.
Sul magnético
Norte magnético
Norte geográfico
Sul geográfico
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Propriedade de inseparabilidade dos pólos
• Cortemos um ímã em duas partes iguais, que por sua vez podem ser subdivididas em outras tantas.
• Cada uma dessas partes constitui um novo ímã que, embora menor, tem sempre dois pólos.
• Esse processo de divisão pode continuar até que se obtenham átomos, que tem a propriedade de um ímã.
N S
N S N S
N S N S N S N S
N S N S N S N S N S N S N S N S
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Linhas de Indução
• Ímã em forma de barra:
N S
Linhas de indução obtidas experimentalmente com limalha de ferro. Cada partícula da limalha comporta-se como uma pequena agulha magnética.
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Linhas de Indução – Campo Magnético Uniforme
N S P2 B
P3 B
Campo magnético uniforme é aquele no qual, em todos os pontos, o vetor B tem a mesma direção, o mesmo sentido e a mesma intensidade.
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Eletromagnetismo: A Experiência de Oersted
• Em 1820, o físico dinamarquês H. C. Oersted notou que uma corrente elétrica fluindo através de um condutor desviava uma agulha magnética colocada em sua proximidade.
Hans Christian Oersted
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Campo Magnético Gerado em um Condutor Reto
• Em cada ponto do campo o vetor B é perpendicular ao plano definido pelo ponto e o fio.
• As linhas de indução magnética são circunferências concêntricas com o fio.
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Sentido das Linhas de Campo Magnético
• O sentido das linhas de campo magnético gerado por corrente elétrica foi estudado por Ampère, que estabeleceu regra para determiná-lo, conhecida como regra da mão direita.
• Segure o condutor com a mão direita e aponte o polegar no sentido da corrente. Os demais dedos dobrados fornecem o sentido do vetor B.
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Linhas de Indução – Condutor Retilíneo
• Vista em perspectiva
• Vista de cima • Vista de lado
Grandeza orientada do plano para o observador (saindo do plano)
Grandeza orientada do observador para o plano (entrando no plano)
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Intensidade do Vetor B – Condutor Retilíneo
• A intensidade do vetor B, produzido por um condutor retilíneo pode ser determinada pela Lei de Biot-Savart:
d
iB o
.2
i corrente em ampère
d distância do ponto ao condutor, perpendicular a direção do mesmo
o permeabilidade magnética do vácuo.
AmTo 7104
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Campo Magnético em uma Espira Circular
• Considere uma espira circular (condutor dobrado segundo uma circunferência) de centro O e raio R.
• As linhas de campo entram por um lado da espira e saem pelo outro, podendo este sentido ser determinado pela regra da mão direita.
Linhas obtidas experimentalmente com limalha de ferro
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Campo Magnético em uma Espira Circular
• A intensidade do vetor B no centro O da espira vale:
R
iB o
2
i corrente em ampère
R Raio da espira em metros
o permeabilidade magnética do vácuo.
AmTo 7104
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Campo Magnético em uma Bobina Chata
• Uma bobina chata é constituída de várias espiras justapostas.
R
NiB o
2
.
N Número de espiras
• A intensidade do vetor B no centro da bobina vale:
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Campo Magnético em um Solenóide
• O solenóide é um dispositivo em que um fio condutor é enrolado em forma de espiras não justapostas.
• O campo magnético produzido próximo ao centro do solenóide (ou bobina longa) ao ser percorrido por uma
corrente elétrica i , é praticamente uniforme (intensidade, direção e sentido constantes).
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Direção e sentido do vetor B no interior do solenóide
• Para determinar o sentido das linhas de indução no interior do solenóide, podemos usar novamente a regra da mão direita.
i i
i i i i
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Intensidade do vetor B no interior do solenóide
• A intensidade do vetor indução magnética uniforme no interior do solenóide é dada por:
L
NiB o .
N Número de espiras
L
i i
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EXERCÍCIO P.132 Q. 307 Um solenoide de 50 cm de comprimento, 10 cm de
diâmetro, composto de 50 espiras, é percorrido por uma corrente elétrica de 10 A. A intensidade do campo magnético em seu interior é:
Adote π≈3 e µ0 = 4 π . 10 T.m/A.
-7
T 10 · 4 e.
T 10 · 4 d.
T 10 · 1,2 c.
T 10 · 1,2 b.
T 10 · 1,2 a.
4-
3-
3-
2-
-1
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ELETROMAGNETISMO
N S
B
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Força Magnética
• Se existir no espaço um campo magnético e uma carga elétrica nele for lançada com uma velocidade V qualquer, atuará sobre essa carga uma força F de origem magnética
Fmag = |q|.v.B.senθ
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1º caso: Carga Lançada paralelamente ao Campo Magnético Uniforme (θ=0°)
N S
B
v q
Fmag. = 0 Fmag = |q|.v.B.sen0°
A carga executa um movimento retilíneo uniforme
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2º caso: Carga lançada perpendicularmente ao Campo Magnético Uniforme (θ=90°)
Sen90° = 1 → Fmag. = |q|.V.B
X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
B
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2º caso: Carga lançada perpendicularmente ao Campo Magnético Uniforme (θ=90°)
BVqFmg ..
R
VmFcp
2.
Fmg = Fcp
Bq
VmR
.
.
A Carga executa um movimento circular uniforme
Bq
mT
.
.2
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3º caso: Carga lançada obliquamente ao Campo Magnético uniforme.
N S
B
Fmag. = |q|.V.B.Senθ
θ
A carga executa um movimento Helicoidal uniforme
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Força magnética no condutor retilíneo
N S
B
i
θ
Fmag. = B.i.l.Senθ
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Força Magnética em dois condutores
Fmag.=µo.i1.i2.l 2πd
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Fluxo Magnético
• Grandeza escalar que mede o número de linhas de indução que atravessam a área A de uma espira imersa num campo magnético uniforme é chamada fluxo magnético (), sendo definida por:
B
n A cos AB
A = área em m2;
B = campo magnético em tesla (T );
= fluxo magnético em weber (Wb )
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Valores particulares do fluxo magnético
A
B
n
AB
o
1cos
0
A
B
n
0
0cos
90
o
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Indução Eletromagnética
• Consideremos um condutor metálico, movimentando-se com velocidade V, perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético B.
N
S
B
V B
Vista de Cima
V
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Condutor em movimento dentro de um campo magnético
• Podemos então dizer que existe uma diferença de potencial entre as extremidades do condutor. A essa ddp damos o nome de força eletromotriz induzida (e ou fem).
B Vista de Cima
V
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Cálculo da força eletromotriz induzida
• L = comprimento do condutor dentro do campo magnético (metros);
• B = intensidade do campo magnético uniforme (tesla);
• V = velocidade de deslocamento (m/s);
• V perpendicular a B ;
• e = força eletromotriz induzida (volts).
VBLe
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Lei de Faraday da Indução Eletromagnética
• Sempre que ocorrer uma variação do fluxo magnético através de um circuito, aparecerá, neste circuito, uma fem induzida. O valor desta fem, e, é dada por:
te
Onde é a variação do fluxo observada no intervalo de tempo t.
O sinal negativo é estabelecido conforme a Lei de Lenz
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Exemplos de variação do fluxo magnético
• Variação do fluxo através de variação da área :
• Puxando o condutor com uma velocidade V, estamos aumentando a área.
![Page 38: Magnetismo e eletromagnetismo coc 2013](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042606/548594f4b4af9faf0d8b4e75/html5/thumbnails/38.jpg)
Aplicação da indução eletromagnética
Tela de proteção
Membrana
Bobina móvel ligada à membrana
Ímã Fixo
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• Produzido e editado por:
• Prof. Antonio Marcos.