Electricidade e Magnetismo

Electricidade e Magnetismo
Prof.ª Rosa Pais e Marília Peres
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CAMPO de FORÇAS
Toda a região do espaço no qual uma certa
influência se faz sentir: uma partícula colocada
em qualquer ponto dessa região sofre acção de
uma força bem definida.
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Numa região em que a influência de uma fonte
magnética se faça sentir, existe um campo
magnético.
A interacção magnética detecta-se não só em
ímanes ou magnetes, mas também cargas em
movimento (corrente eléctrica) podem originar
um campo magnético.
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„
„
„
Os electrões podem actuar como magnetes
individuais.
individuais.
No ferro é mais fá
fácil “alinhar”
alinhar” os electrões que
em outros materiais.
materiais.
Quando os electrões estão alinhados originam um
magnete mais forte.
Ferro
Magnetite
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A agulha magné
magnética de uma bú
bússola
(colocada fora da acç
ç
ão
de
um
ac
magnete ou de uma corrente
elé
eléctrica)
ctrica) aponta sempre para o
Norte.
Mas se aproximamos dela um
magnete,
magnete, ela roda,
roda, tomando a
orientaç
orientação do campo criado pelo
magnete.
magnete.
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O campo magnético é uma grandeza vectorial
que tem uma indução magnética que se
representa pelo vector
r
B
A unidade SI da intensidade de indução magnética
é o tesla (T)
Outra unidade (não pertence ao SI) é o gauss (G)
1 G = 1 x 10-4 T
http://www.commarts.com/ca/interactive/cai03/02_ia03.html
http://tesladownunder.iinet.net.au/tesla_coil_sparks.htm
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O campo eléctrico é uma grandeza vectorial que
se representa pelo vector
r
E
Para caracterizar o vector campo eléctrico,
coloca-se uma carga eléctrica pontual positiva
q0 carga de prova
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A partir da forç
força elé
eléctrica e do valor da carga de prova
definedefine-se o campo elé
eléctrico que se caracteriza , em cada
ponto do espaç
espaço por:
¾ DIRECÇ
DIRECÇÃO - é a da forç
força elé
eléctrica que actua na carga de
prova
¾ SENTIDOSENTIDO- é a da forç
força elé
eléctrica que se exerce na carga de
prova (do positivo para o negativo)
¾ INTENSIDADE – é da forç
força elé
eléctrica que actua sobre a carga
colocada nesse ponto.
A unidade SI de intensidade do campo elé
eléctrico (E
(E) é o
newton por coulomb (N C-1)
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Linhas de campo magnético
associadas a um íman de barra
Linhas de campo eléctrico
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Linhas de campo magnético
As linhas de indução magnética permitem a
visualização do campo magnético.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/magneticlines/index.html
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¾ As linhas de campo magné
magnético são fechadas.
r
¾ Em cada ponto do espaç
espaço, o vector B é tangente às
linhas de campo.
¾ O nú
número de linhas de campo, por unidade de área, é
proporcional à intensidade do campo magné
magnético.
Zonas mais densas <=> campo mais intenso
Zonas menos densas <=> campo menos intenso
¾ Um campo magné
magnético aproximadamente uniforme tem
as linhas de campo paralelas.
paralelas.
¾ As linhas de campo magné
magnético não indicam a direcç
direcção
ç
a
de
interacç
ç
ão
com
o
í
man.
Essa
forç
ç
da forç
interac
for a tem a
for
r
direcç
direcção perpendicular ao vector B
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Linhas de campo eléctrico
r
E
Visualizaç
Visualização do campo elé
eléctrico – espectro elé
eléctrico
¾ Em cada ponto do espaç
espaço, o vector campo elé
eléctrico
é tangente às linhas de campo e tem o sentido dessas
linhas .
¾ As linhas de campo iniciaminiciam-se nas cargas positivas e
terminam nas cargas negativas.
negativas.
¾ A intensidade do campo elé
eléctrico é maior nas zonas
mais densas das linhas de campo.
¾ As linhas de campo elé
eléctrico uniforme são paralelas.
paralelas.
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EXPERIÊNCIA de ÖERSTED
Em 1820 Öersted observou que uma agulha magnética,
quando nas proximidades de uma corrente eléctrica, roda
como se estivesse perto de um íman.
Concluiu que uma corrente eléctrica origina um campo
magnético.
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http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/5/5h/5H1020.html
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INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Se uma corrente eléctrica origina um campo magnético, será que um
íman pode criar um campo eléctrico?
Faraday e Henry descobriram que a resposta era afirmativa e
estudaram as condições em que este fenómeno se detectava. As
seguintes experiências ilustram os resultados das suas descobertas.
Indução electromagnética por movimento de
um íman no interior de uma bobina.
Quando se move o íman no interior da bobina é
induzida uma força electromotriz (f.e.m.) que
estabelece uma corrente eléctrica cujo sentido
muda sempre que o movimento do íman é
invertido.
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Indução electromagnética por acção de um
campo eléctrico variável numa bobina.
Uma corrente eléctrica variável cria um campo
magnético variável na vizinhança. Este origina
uma f.e.m. induzida numa bobina nele
colocado.
Enrolando um fio condutor num
prego de ferro maciço e ligando-o
a um pilha podemos verificar o
desvio de uma agulha magnética e
atrair clips como se fosse um íman.
O conjunto bobina e prego chamase electroíman.
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http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday/index.html
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday2/index.html
http://phet.colorado.edu/web-pages/simulations-base.html
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Φ = B A cos α
FLUXO MAGNÉTICO
Se considerarmos uma espira condutora que delimita uma
superfície de área A colocada numa rregião do espaço
onde
existe
um
campo
magnético
uniforme
B
determina-se o fluxo magnético Φ (através da espira)
pela expressão:
Φ = B A cos α
Φ - fluxo magnético em weber (Wb)
B – intensidade de indução magnética em tesla (T)
A – área da superfície plana em m2
r
B
α-ângulo formado pela direcção da normal à superfície e com o vector.21
Para N espiras condutoras o fluxo magnético total é o
produto do fluxo numa só espira Φ, pelo número de
espiras
Φtotal = N Φ
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O fluxo magnético depende da área, quanto maior a área
maior o fluxo (se mantivermos constantes os outros
factores)
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O fluxo magnético depende da posição da espira (ângulo
formado pela direcção da normal à superfície e do vector
B), é máximo para um ângulo de 0º e nulo para um ângulo
de 90º (se mantivermos constantes os outros factores)
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http://courses.science.fau.edu/~rjordan/rev_notes/28.1.htm
Funcionamento
do microfone e do altifalante
O funcionamento do microfone e do altifalante
tem por base a indução electromagnética.
Ambos têm uma membrana ou diafragma, uma
bobina e um íman, contudo, no microfone um
sinal sonoro é convertido num eléctrico
enquanto no altifalante o processo é inverso,
um sinal eléctrico é convertido em sinal
sonoro.
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Funcionamento do altifalante:
Quando a corrente eléctrica passa na bobina,
varia de acordo com os sinais eléctricos
recebidos (resultantes, por exemplo, da
conversão no microfone de um sinal sonoro),
dando origem a um campo magnético
variável que, ao interagir com o campo
magnético criado pelo íman, provoca na
bobina um movimento oscilatório. Uma vez
que a bobina está ligada a uma membrana,
esta passa a vibrar com a mesma frequência
e com a mesma intensidade, reproduzindo o
som original, ou seja, a membrana oscilante
não é mais do que uma fonte sonora.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/speaker/
O ALTIFALANTE
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Funcionamento do microfone:
Quando o som atinge a membrana, esta entra em oscilação devido às
variações de pressão, provocadas pela onda sonora, onda de pressão.
Como a membrana está ligada à bobina, esta passa a oscilar com a
mesma frequência. Durante este movimento, o fluxo magnético do
campo criado pelo íman varia, induzindo uma força electromotriz que
dá origem a uma corrente eléctrica na bobina do microfone. Esta
corrente alternada induzida na bobina apresenta as mesmas
características do som original quer em frequência quer em
intensidade.
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Outra aplicação da indução electromagnética
são os GERADORES.
Os geradores de f.e.m. induzida são máquinas
que transformam energia mecânica em energia
eléctrica através da indução electromagnética.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/generator/ac.html
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