magnetismo

(IAM)
MAGNETISMO
Professora Simone
Descoberta dos Imãs
Os gregos descobriram na região onde hoje chamamos de
Turquia antiga Magnésia, um minério com capacidade de
atrair
ferro
e
outros
minérios
semelhantes.
Pedaços de magnetita encontradas na natureza são
chamados de imãs naturais. Estes imãs naturais são
constituídos por óxido de ferro (Fe3O4) e manifestam
propriedades naturais que chamamos de fenômenos
magnéticos.
Os imãs possuem dois pólos:
NORTE e SUL
Estes pólos Norte e Sul ambos são capazes de
atrair ferro e outros materiais como o aço,
cobalto e níquel
Interação entre os pólos de um imã
Os polos iguais se repelem (N e N) ou S e S) e os polos opostos se
atraem (N e S)
Os polos de um imã é indivisível!
Na verdade, os imãs podem ser divididos, mas
sempre haverá dois pólos magnéticos (Norte e Sul),
ou seja, os pólos dos imãs são inseparáveis!
Influência da temperatura sobre a
Imantação
O Ponto Curie é a temperatura limite para
que o material mantenha-se
ferromagnético. Acima dessa temperatura,
um material deixa de ser ferromagnético e
passa a ser paramagnético. Os materiais
paramagnéticos são atraídos pelos imãs,
porém, bem fracamente.
É a região próxima a um ímã que influencia
outros ímãs ou materiais ferromagnéticos, como
cobalto e ferro.
.
No SI a unidade de intensidade do campo magnético é o tesla representado pelo
símbolo T.
Campo Magnético Uniforme
De maneira análoga ao campo elétrico uniforme, é definido
como o campo ou parte dele onde o vetor indução
magnética
é igual em todos os pontos, ou seja, tem
mesmo módulo, direção e sentido. Assim sua
representação por meio de linha de indução é feita por
linhas paralelas e igualmente espaçadas.
A parte interna dos imãs em forma de U
aproxima um campo magnético uniforme.
Linhas de Indução
Em um campo magnético, chama-se
linha de indução toda linha que, em
cada ponto, é tangente ao vetor B e
orientada
no
seu
sentido.
As linhas de indução são obtidas
experimentalmente.
As linhas de indução SÃO CURVAS e
saem do pólo norte e chegam ao pólo
sul,
externamente
ao
ímã.
Ver demonstração:http://phet.colorado.edu
Linhas de indução em um imã
a partir de limalhas de ferro
As linhas de indução
existem também no
interior do ímã,
portanto são linhas
fechadas e sua
orientação interna é do
polo sul ao polo norte.
Assim como as linhas
de força, as linhas de
indução não podem se
cruzar e são mais
densas onde o campo
é mais intenso.
A Bússola
Suspendendo-se livremente um imã em barra, ele gira até
assumir, aproximadamente ,a direção norte-sul geográfica. Essa
propriedade nos permite verificar a existência do campo
magnético terrestre e propiciou aos chineses a invenção da
bússola (agulha magnética).
I. Propriedades dos ímãs
Magnetismo terrestre
A Terra se comporta como um
gigantesco ímã, em razão da
composição do seu núcleo,
uma mistura superaquecida de
Fe, Co e Ni.
O polo norte/sul magnético se encontra
atualmente próximo ao polo sul/norte geográfico.
Mas há evidências de que, no decorrer das eras
geológicas, essa orientação mudou
diversas vezes.
MAGNETISMO
As propriedades magnéticas da Terra
Descobriu-se que os imãs se orientam aproximadamente com o eixo
norte-sul geográfico da Terra
Força Magnética
A força magnética ou força de Lorentz é resultado da
interação entre dois corpos dotados de propriedades
magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento
Cargas elétricas em movimento produzem um campo
magnético comportando –se como ímãs.
Essa força, assim como todas as outras
forças existentes, é uma grandeza
vetorial, no entanto ela possui uma
direção, um sentido e um módulo
(tamanho). O sentido da força magnética
pode ser estudado usando a regra da
mão direita. Ou da mão esquerda
Onde:
F = força magnética
|q| = módulo da carga elétrica
v = velocidade da carga
elétrica
Θ = ângulo entre o vetor
velocidade e o vetor campo
magnético B
Exemplo 1
Suponha que uma carga elétrica de 4 μC seja lançada em um
campo magnético uniforme de 8 T. Sendo de 60º o ângulo
formado entre v e B, determine a força magnética que atua
sobre a carga supondo que a mesma foi lançada com
velocidade igual a 5 x 103 m/s.
Força Magnética
força magnética é MULA quando:
cargas elétricas em repouso. Um campo magnético não atua sobre,
cargas elétricas em repouso logo em cargas elétricas em repouso a
força magnética é MULA.
A força magnética será nula, portanto quando o lançamento for paralelo
ao campo Θ =0 ou Θ =180º não teremos a força magnética atuando
sobre esta carga, assim descrevendo um movimento retilíneo uniforme.
A força magnética que age sobre a carga móvel é sempre
perpendicular ao plano formado pelos vetores v e B. Logo o
deslocamento da carga e perpendicular a força logo o trabalho da forca
eletrica e sempre nulo.
lançamento for paralelo ao campo magnético
Partícula lançada perpendicularmente ao campo magnético: o
ângulo entre v e B será α = 90º. Como sen 90º = 1, teremos:
F = q.v.B.sen 90
F = q.v.B.1
F = q.v.B
Exemplo 2 - A maior força de origem magnética (medida em
newton) que pode atuar sobre um elétron (carga e = 1,6.10-19 C)
em um tubo de TV, onde existe um campo magnético de módulo
B = 83,0 mT, quando sua velocidade é de 7,0.106 m/s, vale
aproximadamente
a maior força magnética ocorre quando θ=90o
Fm=q.V.B.
Fm=1,6.10-19.7.106.0,83
Fm =7,296.10-13
Quando uma partícula carregada penetra em uma região do espaço onde
existe um campo magnético uniforme perpendicular à sua velocidade, sua
tendência é descrever uma trajetória circular e uniforme, e o raio de sua
trajetória é obtido da seguinte forma:
Força magnetica = força centripeta
F = Fcp
Partícula lançada obliquamente às linhas de campo: Nesse caso, devemos
considerar as componentes x e y do vetor velocidade. A velocidade vx tem o
mesmo sentido que as linhas de campo magnético, enquanto vy é perpendicular.
A resultante da velocidade ocasiona um movimento circular e uniforme, com
direção perpendicular ao vetor B, que pode ser denominado de helicoidal
uniforme
A regra da mão direita diz o seguinte:
O dedo polegar deve ser colocado sempre no sentido da velocidade v,
os outros quatros dedos parados devem sempre ser colocados no sentido do
campo magnético B, finalmente a força magnética terá o sentido da sua
palma da mão como se você estivesse empurrando a palma da sua mão.
Nesse caso, a regra da mão direita é também conhecida como regra do tapa.
O desenho abaixo serve para descrever melhor esse método.
Resultados experimentais mostram que a direção da força é sempre perpendicular ao plano
determinado por B e V
E o sentido depende se a carga for
positiva ou negativa. Se a carga for
positiva pode-se dizer que a força sai da
palma da mão.
No que se refere ao sentido da força magnética, ele pode ser determinado pela
regra da mão esquerda, de Fleming.
O dedo polegar representa o sentido da força magnética (Fm),
O dedo indicador representa o sentido do campo magnético (B), formando um
ângulo de 90° com o polegar, e, por sua vez,
O dedo médio representa o sentido da velocidade (v), formando um ângulo de
90° com o dedo polegar e com o indicador.
Ou seja, as três grandezas vetoriais são perpendiculares entre si. Veja a figura
a seguir:
A forca estará entrando no plano