Campo magnético terrestre

TC DE FÍSICA Nº 1 – 3ª SÉRIE / ENSINO MÉDIO
PROFESSOR
Edney Melo
ALUNO(A):
TURMA:
Nº
TURNO:
DATA:
/
/
COLÉGIO:
OSG 4427/05
Introdução ao Eletromagnetismo
As histórias da Eletricidade e do
Magnetismo
se
desenvolveram
de
forma
independente durante muito tempo. Entretanto,
a partir de certo momento, descobriu-se a
conexão entre ambos, que acabou dando origem
ao Eletromagnetismo.
Segundo conta a lenda, foi na Magnésia,
região da Grécia antiga, que o primeiro
fenômeno “magnético” foi observado: um pastor
de ovelhas teria notado que a ponta de ferro
de seu cajado ficava presa quando encostava
em determinadas pedras. Presume-se que tais
pedras eram pedaços de magnetita, que é um
ímã natural, conhecido como óxido de ferro
(Fe3O4).
A
maioria
dos
ímãs
utilizados
atualmente é artificial e apresentam inúmeras
aplicações práticas.
Segundo
alguns
autores,
o
nome
Magnetismo deriva de Magnésia, região onde
foi
observado
o
primeiro
fenômeno
“magnético”. Para outros autores, o termo
Magnetismo advém de Magnes, o nome do pastor
de ovelhas que teria constatado o primeiro
fenômeno “magnético”.
Os pólos de um ímã
Colocando-se um ímã em contato com
limalha (fragmentos) de ferro, observa-se que
ela adere ao ímã, predominantemente nas
regiões extremas, conforme a figura abaixo.
Essas regiões são os pólos do ímã.
O fato de um ímã se orientar permitiu
aos chineses a invenção da bússola, um
instrumento constituído de um ímã leve em
forma
de
losango,
denominado
agulha
magnética, que gira em torno de um eixo fixo
em uma caixa dotada de pontos cardeais.
Interação entre os pólos de um ímã
Experimentalmente,
constata-se
que
pólos de mesmo nome (norte e norte ou sul e
sul) colocados próximos, repelem-se e pólos
de nomes contrários (norte e sul), atraem-se.
Inseparabilidade dos pólos de um ímã
Pólo norte e pólo sul de um ímã
Suspendendo-se um ímã pelo seu centro
de gravidade, de modo que possa girar
livremente,
nota-se
que
ele
se
orienta
aproximadamente
na
direção
norte-sul
geográfica do local. O pólo norte (N) do ímã
é a região que se volta para o norte
geográfico (NG) e o pólo sul (S), a região
que se volta para o sul geográfico (SG) de
acordo com a figura a seguir.
Ari Duque de Caxias
Da 7ª Série ao Pré-Vestibular
Av. Duque de Caxias, 519 - Centro - Fone: (85) 3255.2900
(Praça do Carmo)
Ao
serrarmos
um
ímã
reto
transversalmente,
cada
parte
obtida
não
apresenta um pólo único (inexistência de um
monopólo magnético). Surgem na região de
corte pólos de nomes contrários aos dos
extremos, de modo que cada parte obtida é um
novo ímã, completo. Isso significa que não é
possível separar os pólos de um ímã e obter
partes com um pólo somente.
Ari Washington Soares
Sede Hildete de Sá Cavalcante (da Educação Infantil ao Pré-Vestibular)
Av. Washington Soares, 3737 - Edson Queiroz - Fone: (85) 3477.2000
Clubinho do Ari - Av. Edílson Brasil Soares, 525 - Fone:(85) 3278.4264
Ari Aldeota
Rua Monsenhor Catão, 1655
(Em construção)
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Se serrarmos transversalmente as partes
obtidas, teremos partes menores que ainda são
ímãs
completos.
Assim,
procedendo
sucessivamente, chegaremos aos átomos, no
caso de um ímã de ferro. Deste modo, os
átomos funcionam como pequenos ímãs. São os
ímãs elementares.
B
Ímãs permanentes e ímãs temporários
Existem corpos constituídos de certos
materiais que, ao serem aproximados de um
ímã,
facilmente
se
magnetizam,
isto
é,
convertem-se em outros ímãs. Tais materiais
são chamados ferromagnéticos. É o caso, por
exemplo, do ferro, do cobalto do níquel e de
ligas especiais, como o alnico (liga de
alumínio, níquel e cobalto).
As linhas de indução
A
cada
ponto
do
campo
magnético

associa-se um vetor indução magnética B . As

linhas que tangenciam o vetor B em cada ponto
são denominadas linhas de indução. O sentido
das linhas de indução acompanha o sentido dos

vetores B . Elas partem do pólo norte do ímã e
chegam ao pólo sul.
Corpo constituído
de material
ferromagnético
N
S
Ao ser aproximado do
ímã
o corpo se magnetiza
N
S
Ímã
Observe na figura acima que o pólo
norte do ímã “induz”, na região do corpo que
lhe está próxima, um pólo sul e, na região
mais afastada, um pólo norte. Entre o corpo e
o
ímã
ocorre
atração:
o
corpo
sofre
imantação.
Se
afastarmos
o
ímã,
o
corpo
magnetizado perde imediatamente a imantação,
estamos diante de um ímã temporário. É o que
acontece com o ferro doce (ferro com baixo
teor de carbono). Se o corpo mantiver a
imantação, ele será um ímã permanente. É o
que ocorre com certos tipos de aço e com o
alnico.
Campo Magnético Uniforme
Se dobrarmos um ímã em forma de barra, as
linhas de indução tornam-se retas paralelas,
só deformando-se nas extremidades. O campo
magnético entre as faces paralelas pode ser
considerado uniforme.
O campo magnético de um ímã
Ao aproximarmos um ímã de uma agulha
magnética,
esta
sofre
um
desvio.
Isso
significa que o ímã modifica, de algum modo,
as propriedades dos pontos do espaço que o
envolve. Dizemos que ele origina nesse espaço
um campo magnético. Para medir a ação do ímã,
associamos, a cada ponto do campo, uma
grandeza vetorial denominada vetor indução
magnética
ou,
simplesmente,
vetor
campo

magnético, representado por B .
Colocada num ponto P de um campo
magnético, uma agulha magnética assume certa
posição de equilíbrio, de acordo com a figura
da esquerda.

A direção do vetor B em P é aquela em
que se dispõe a agulha magnética e o sentido

de B é aquele para onde seu pólo norte
aponta, conforme a figura da direita.
O campo magnético terrestre
Vimos que um ímã, suspenso pelo seu
centro
de
gravidade,
orienta-se
aproximadamente
na
direção
norte-sul
geográfica do local. Isso significa que
existe um campo magnético criado pela Terra,
na direção do qual o ímã suspenso se orienta.
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É o campo magnético terrestre. Em seu livro
De magnete (Sobre o ímã), publicado em 1600,
William Gilbert (1544-1603), explicando a
orientação que as bússolas adquirem, afirma
que “o próprio globo terrestre é um grande
ímã”. De fato, podemos associar a Terra a um
grande
ímã,
com
o
pólo
sul
magnético
aproximadamente no norte geográfico e o pólo
norte
magnético
aproximadamente
no
sul
geográfico.
Observe, na figura a seguir, como uma
barra
de
ferro
se
magnetiza
quando
é
aproximada de um ímã: o campo magnético
originado
pelo
ímã
ordena
seus
ímãs
elementares. Esse tipo de magnetização é
chamado indução magnética.
Resumo
Materiais magnéticos
Os pólos magnéticos não coincidem com
os
pólos
magnéticos
em
função
de
uma
defasagem de aproximadamente 11o entre o eixo
geográfico e o eixo magnético do planeta,
essa
defasagem
é
chamada
de
declinação
magnética.
Materiais magnéticos são os que podem
exercer força magnética sobre outros, como,
por exemplo, algum material que seja atraído
por um ímã.
Pólos norte e sul magnéticos
Um objeto magnetizado apresenta sempre
dois pólos: o pólo norte e o pólo sul.
Não se pode separar os dois pólos. Não
existe monopolo magnético.
Interação entre ímãs
Pólos
iguais
diferentes se atraem.
se
repelem
e
pólos
Linhas de campo
A imantação de uma barra de ferro
– Permitem a visualização do campo.
– Quanto mais próximas entre si, mais intenso
é o campo magnético.
– Nascem no norte e morrem no sul.
Os ímãs elementares que constituem uma
barra
de
ferro
não–magnetizada
estão
distribuídos caoticamente conforme a figura
abaixo.
Campo Magnético Uniforme
– O campo magnético é uniforme quando o vetor

B é constante para todos os pontos do
campo. Nesse caso, as linhas de indução
magnética
são
retas
paralelas
e
eqüidistantes.
Campo magnético terrestre
A
Terra
possui
linhas
de
campo
magnético as quais são geradas pelo seu
núcleo.
Os pólos magnéticos da Terra não
coincidem com os seus pólos geográficos.
Aplicando na barra de ferro um campo

B,
magnético
seus
ímãs
elementares
se
ordenam, dispõem-se na direção do campo e ela
se magnetiza.
3
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O eixo geográfico do planeta forma um
ângulo de aproximadamente 11o com o eixo
geográfico. Essa diferença angular é chamada
de declinação magnética.
Nestas condições, podemos afirmar que os
pedaços 1 e 3 se ________________, pois P
assinala um pólo __________ e Q um pólo
__________________.
Imantação de uma barra de ferro
A alternativa que preenche corretamente as
lacunas na afirmativa anterior é:
a) atrairão – norte – sul
b) atrairão – sul – norte
c) repelirão – norte – sul
d) repelirão – sul – norte
e) atrairão – sul – sul
Para que uma barra de ferro seja
magnetizada, é necessário que os seus ímãs
elementares fiquem orientados quando um campo
magnético externo é aplicado na barra.
3. (FUVEST-SP) Um ímã, em forma de barra, de
polaridade N (norte) e S (sul), é fixado
numa
mesa
horizontal.
Um
outro
ímã
semelhante,
de
polaridade
desconhecida,
indicada por A e T, quando colocado na
posição mostrada na figura 1, é repelido
para a direita. Quebra-se esse ímã ao meio
e, utilizando as duas metades, fazem-se
quatro
experiências,
representadas
nas
figuras I, II, III e IV, em que as metades
são colocadas, uma de cada vez, nas
proximidades do ímã fixo.
Exercícios Básicos
1. (UECE) Um ímã permanente retilíneo, cujos
extremos N e S são os pólos norte e sul,
respectivamente, acha-se representado na
figura (1). Suponha que a barra ímã seja
dividida em três partes, segundo mostra a
figura (2). Por fim, os segmentos das
extremidades são colocados lado a lado,
como na figura (3). Nesta situação, é
correto afirmar que:
a) eles se atrairão, pois x
y é pólo sul.
b) eles se atrairão, pois x
é pólo norte.
c) eles se repelirão, pois
e y é pólo sul.
d) eles se repelirão, pois
y é pólo norte.
é pólo norte e
Indicando por “nada” a ausência de atração
ou
repulsão
da
parte
testada,
os
resultados das quatro experiências são,
respectivamente,
a) I – repulsão; II – atração; III –
repulsão; IV – atração.
b) I – repulsão; II – repulsão; III –
repulsão; IV – repulsão.
c) I – repulsão; II – repulsão; III –
atração; IV – atração.
d) I – repulsão; II – nada; III – nada; IV
– atração.
e) I – atração; II – nada; III – nada; IV
– repulsão.
é pólo sul e y
x é pólo norte
x é pólo sul e
2. (UFRGS-RS) A figura a representa uma
metade
magnetizada de
uma
lâmina
de
barbear,
com
os
pólos
norte
e
sul
indicados, respectivamente, pelas letras N
e S. Primeiramente, esta metade de lâmina
é dividida em três pedaços, como indica a
figura b. A seguir, os pedaços 1 e 3 são
colocados lado a
lado, como indica a
figura c.
4. (UNIRIO-RJ) Dois ímãs estão dispostos em
cima de uma mesa de madeira, conforme a
figura.
1
F1 é a força que o ímã II exerce sobre o
ímã I, enquanto que este exerce uma força
F2 , sobre o ímã II. Considerando que F1 e
F2 representam os módulos
forças, podemos afirmar que:
4
dessas
duas
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horizontalmente na direção perpendicular a
B, a agulha assume nova posição de
equilíbrio, ficando orientada a
45o em
relação à direção original.
Pode-se concluir que o módulo do campo
adicional é
a) F1 = F2  0.
b) F1 = F2 = 0.
c) F2 < F1 , pois o pólo Norte atrai o pólo
Sul.
d) F2 > F1 , pois o pólo Sul atrai o pólo
Norte.
e) as forças são diferentes, embora não se
possa afirmar qual é a maior.
a) B/ 2
b) B/2
c) B
d) 2 /B
e) 2B
5. (VUNESP) Nas demonstrações populares de
supercondutividade elétrica, é comum a
exibição de um ímã “flutuando” sobre o
material
supercondutor.
Neste
caso,
a
configuração das linhas de campo magnético
em torno do ímã fica semelhante à da figura
abaixo.
7. (UFMG) As afirmativas estão relacionadas
com
forças
e
campos
observados
na
natureza. Assinale a afirmativa INCORRETA.
a) O campo magnético da Terra possibilita
a
utilização
de
bússolas
como
instrumentos de orientação.
b) A atração de pedacinhos de papel por um
pente atritado no cabelo se deve a uma
força de natureza elétrica.
c) O movimento dos planetas em torno do
Sol é uma manifestação de uma força
gravitacional.
d) O fenômeno das marés é devido à atração
de grandes massas de água pelo campo
magnético da Lua.
Para explicar a existência de uma força
igual e oposta ao peso do ímã, e que o
mantém suspenso, pode-se imaginar que a
função do supercondutor equivale a se
colocar um “ímã imagem” em seu lugar,
igual ao ímã real e convenientemente
orientado dentro da região tracejada. O
“ímã imagem”, em conjunto com o ímã real,
criaria na região externa ao supercondutor
a configuração de linhas de campo indicada
na figura. A representação adequada do
“ímã imagem” dentro da região tracejada é:
Exercícios Propostos
1. (UFSCar-SP)
Um
menino
encontrou
três
pequenas barras homogêneas e, brincando
com elas, percebeu que, dependendo da
maneira como aproximava uma da outra, elas
se atraíam ou se repeliam. Marcou cada
extremo das barras com uma letra e manteve
as letras sempre voltadas para cima,
conforme indicado na figura.
a)
b)
c)
Passou,
então,
a
fazer
os
seguintes
testes:
I. aproximou o extremo B da barra 1 com o
extremo C da barra 2 e percebeu que
ocorreu atração entre elas;
II.
aproximou o extremo B
da barra 1 com o extremo E da barra 3 e
percebeu que ocorreu repulsão entre
elas;
III.
aproximou o extremo D
da barra 2 com o extremo E da barra 3 e
percebeu que ocorreu atração entre
elas.
d)
e)
6. (UFRGS-RS)
Em
certa
localidade,
a
componente horizontal do campo magnético
terrestre tem módulo B. Uma agulha de
bússola, que só pode se mover no plano
horizontal, encontra-se alinhada com essa
componente. Submetendo a bússola à ação de
um campo magnético adicional, dirigido
Verificou, ainda, que, nos casos em que
ocorreu
atração,
as
barras
ficaram
perfeitamente alinhadas. Considerando que,
em cada extremo das barras representado
por qualquer uma das letras, possa existir
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um
único
pólo
magnético,
o
menino
concluiu, corretamente, que:
a) as barras 1 e 2 estavam magnetizadas e
a barra 3 desmagnetizada.
b) as barras 1 e 3 estavam magnetizadas e
a barra 2 desmagnetizada.
c) as barras 2 e 3 estavam magnetizadas e
a barra 1 desmagnetizada.
d) as
barras
1,
2
e
3
estavam
magnetizadas.
e) necessitaria de mais um único teste
para concluir sobre a magnetização das
três barras.
Nessas
figuras,
os
ímãs
estão
representados pelos retângulos.
Com base nessas informações, é correto
afirmar que as extremidades dos ímãs
voltadas para a região entre eles podem
corresponder às seguintes polaridades:
a) norte e norte na figura I e sul e norte
na figura II.
b) norte e norte na figura I e sul e sul
na figura II.
c) norte e sul na figura I e sul e norte
na figura II.
d) norte e sul na figura I e sul e sul na
figura II.
5. (UFV-MG) Assinale o diagrama que melhor
representa as linhas de indução magnética
criadas entre os ímãs.
2. (Vunesp) A figura representa um ímã em
forma de barra, que vai ser cortado em
duas partes.
Logo em seguida ao corte, pode-se observar
que os pedaços resultantes:
a) se repelem, se o corte for na linha a
ou na linha b.
b) se atraem, se o corte for na linha a ou
na linha b.
c) se repelem, se o corte for na linha a,
e se atraem, se o corte for na linha b.
d) se atraem, se o corte for na linha a, e
se repelem, se o corte for na linha b.
e) não interagem, se o corte for na linha
a, e se atraem, se o corte for na linha
b.
3. (Mackenzie-SP) As linhas de indução de um
campo magnético são:
a) o lugar geométrico dos pontos, onde a
intensidade
do
campo
magnético
é
constante.
b) as trajetórias descritas por cargas
elétricas num campo magnético.
c) aquelas que em cada ponto tangenciam o
vetor indução magnética, orientadas no
seu sentido.
d) aquelas que partem do pólo norte de um
ímã e vão até o infinito.
e) nenhuma das anteriores é correta.
6. (UERJ) As linhas de indução de um campo
magnético uniforme são mostradas abaixo:
4. (UFMG) Fazendo uma experiência com dois
ímãs em forma de barra, Júlia colocou-os
sob uma folha de papel e espalhou limalhas
de ferro sobre essa folha. Ela colocou os
ímãs em duas diferentes orientações e
obteve os resultados mostrados nas figuras
I e II.
Designando por N o pólo norte e por S o
pólo sul de um ímã colocado no mesmo plano
da figura, é possível concluir que o ímã
permanecerá
em
equilíbrio
estável
se
estiver na seguinte posição:
a)
6
c)
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b)
d)
7. (Fuvest-SP) Quatro ímãs iguais em forma de
barra, com as polaridades indicadas, estão
apoiados sobre uma mesa horizontal, como
na figura, vistos de cima.
Uma pequena bússola é também colocada na
mesa, no ponto central P, eqüidistante dos
ímãs, indicando a direção e o sentido do
campo magnético dos ímãs em P. Não levando
em conta o efeito do campo magnético
terrestre, a figura que melhor representa
a orientação da agulha da bússola é:
a)
b)
9. (PUCCAMP-SP) Quando se suspende
uma agulha imantada pelo centro
de gravidade, ela assume uma
posição que forma um ângulo y,
com o plano horizontal e outro
ângulo x com o plano meridiano
geográfico do local. Somente o
ângulo x está representado no
esquema. Esses ângulos variam de
ponto para ponto na superfície
terrestre.
De acordo com o conhecimento científico
atual,
a
causa
mais
provável
dessa
variação é
a) o movimento de translação da Terra.
b) o movimento de rotação da Terra.
c) a radiação resultante das explosões
solares.
d) o efeito magnético da água no subsolo.
e) o efeito das correntes elétricas no
interior da Terra.
d)
e)
10. (UFSC) No início do período das grandes
navegações européias, as tempestades eram
muito temidas. Além da fragilidade dos
navios, corria-se o risco de ter a bússola
danificada no meio do oceano. Sobre esse
fato, é CORRETO afirmar que:
01.
a
agitação
do
mar
podia
danificar
permanentemente
a
bússola.
02.
a bússola, assim como
os metais (facas e tesouras), atraía
raios que a danificavam.
04.
o aquecimento do ar
produzido
pelos
raios
podia
desmagnetizar a bússola.
c)
8. (Fuvest-SP) Três ímãs iguais, em forma de
barra de pequena espessura, estão sobre um
plano. Três pequenas agulhas magnéticas
podem girar nesse plano e seus eixos de
rotação estão localizados nos pontos A, B
e C. Despreze o campo magnético .da Terra.
A
direção
assumida
pelas
agulhas,
representadas por
, é melhor
descrita pelo esquema:
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08.
as
gotas
de
chuva
eletrizadas
pelos
relâmpagos
podiam
danificar a bússola.
16.
o
campo
magnético
produzido pelo raio podia desmagnetizar
a bússola.
32.
a forte luz produzida
nos
relâmpagos
desmagnetizava
as
bússolas, que ficavam geralmente no
convés.
SOMA: ________
11. (UFSM-RS) O campo magnético é uniforme em
uma determinada região, quando as linhas
de campo
a) são paralelas.
b) direcionam-se para o pólo norte.
c) direcionam-se
para
o
pólo
sul,
aproximando-se por diferentes direções.
d) afastam-se do pólo norte em todas as
direções e aproximam-se do pólo sul.
e) afastam-se do pólo sul e direcionam-se
para o pólo norte.
say160805/LUA
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