Linhas de campo magnético

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Chama-se campo de forças a toda a região do espaço na
qual uma certa influência se faz sentir: uma partícula
colocada em qualquer ponto dessa região sofre a acção de
uma força bem definida.
As interacções magnéticas são devidas a imanes naturais e a
correntes eléctricas. Há uma perturbação do espaço que rodeia
tanto os imanes como as correntes eléctricas que fluem nos
circuitos.
Esta perturbação manifesta-se por forças exercidas nos imanes
e nas cargas eléctricas em movimento, que originam os campos
magnéticos.
CAMPO MAGNÉTICO
Numa região em que a influência de uma fonte magnética se
faça sentir, podemos afirmar que existe um
CAMPO MAGNÉTICO
O campo magnético é uma grandeza vectorial que se
→
representa pelo vector B
→
A unidade SI de campo magnético B é o tesla (símbolo: T)
Em homenagem ao físico croata, naturalizado americano, Nikola Tesla (1856-1943).
→
Em cada ponto do espaço, o vector B é tangente às linhas de campo.
A Terra comporta-se como um enorme magnete. Uma vez que
pólos magnéticos diferentes se atraem, o pólo Norte da agulha
magnética aponta para o pólo Sul do campo magnético terrestre.
O pólo Norte da bússola é aquele que aponta para a vizinhança do
pólo Sul geográfico.
Para que o pólo Norte Terrestre ataria o pólo Norte da bússola tem de
ter propriedades magnéticas de pólo Sul.
A Terra comporta-se como um íman gigante cujo pólo Sul está nas
proximidades do pólo Norte geográfico ( 11,5 º)
O campo magnético da Terra é revertido em intervalos que variam
entre dezenas de milhares de anos a alguns milhões de anos, com
um intervalo médio de aproximadamente 250.000 anos.
Acredita-se que a última ocorreu 780.000 anos atrás.
O mecanismo responsável pelas reversões magnéticas não é
bem compreendido. Alguns cientistas produziram modelos para o
centro da Terra, onde o campo magnético é apenas quaseestável e os pólos podem migrar espontaneamente de uma
orientação para outra durante o curso de algumas centenas a
alguns milhares de anos. Outros cientistas propuseram que
primeiro o geodínamo pára, espontaneamente ou através da
acção de algum agente externo, como o impacto de um cometa,
e então reinicia com o pólo norte apontando para o norte ou para
o sul.
Linhas de campo magnético
As linhas de campo magnéticas
“nascem” no pólo Norte e
“desaguam” no pólo Sul
• As linhas de campo magnético são fechadas. Num íman saem do
pólo norte, percorrem a zona que o rodeia, entram pelo pólo sul, e
continuam no interior do íman, voltando a sair pelo pólo norte.
Linhas de campo magnético
• Há zonas do campo magnético em que as linhas de campo se
encontram mais próximas e noutras mais afastadas
• O número de linhas de campo, por unidade de área, é proporcional à
intensidade do campo magnético:
- As zonas mais densas de linhas de campo são aquelas em que o
campo é mais intenso.
- As zonas menos densas de linhas de campo significam que o
campo é menos intenso nessa região.
• Existem também zonas onde as linhas de campo são paralelas.
• Um campo magnético aproximadamente uniforme tem as linhas
de campo paralelas.
Representação das linhas de campo magnético obtido com:
dois ímanes que se
colocam
paralelamente
uma corrente
eléctrica que
percorre um fio
condutor rectilíneo
uma corrente
eléctrica que
percorre uma
espira metálica
circular
No interior da bobine existe um campo magnético uniforme.
uma corrente
eléctrica que
percorre uma
bobina
uma corrente eléctrica que percorre
uma bobina ( enrolamento compacto)
Espectro Magnético
O espectro
magnético dum
solenóide
(bobina) é
semelhante ao de
um íman em
barra. Por esta
razão é chamado
de electroíman.
O espectro mostra que no interior do solenóide as linhas de campo
são paralelas e o campo magnético pode ser considerado uniforme.
SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO
Espectro Magnético
Regra da mão direita
Se o polegar tiver a orientação da corrente eléctrica, os outros
dedos encurvados indicam o sentido do campo magnético
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR CORRENTES
ELÉCTRICAS
•Experiência de Oersted
•
Oersted em 1820 descobriu que
ao passar uma corrente eléctrica
por um fio condutor uma agulha
magnética colocada perto dele
sofria um desvio provocado por
forças magnéticas que, nas
extremidades da agulha
magnética, tinham direcção
perpendicular à da corrente
eléctrica.
CAMPO ELÉCTRICO
Numa região em que a influência de uma carga eléctrica se faça
sentir, podemos afirmar que existe um
CAMPO ELÉCTRICO
O campo eléctrico é uma grandeza vectorial que se
→
representa pelo vector E
→
A unidade SI de campo eléctrico E é o Volt por metro (símbolo: V/m)
Tem origem ou é gerado por cargas (+) e (-) , que se podem separar.
As linhas de campo eléctrico saem das cargas (+) e entram nas ().
+
→
•Campo eléctrico E é tangente às linhas de campo.
•Quanto mais densas (juntas) maior a intensidade do campo.
F
E
E
.+
qo
Carga Positiva
+
Q
Campo Divergente
E
E
E
E
F
.+
qo
Carga Negativa
Q
Campo Convergente
E
E
Cálculo do Campo Eléctrico
Q
F
+
E
E =
+
q
d
E =
k
F
E =
q
E = k
Q
d2
Q.q
d2
q
F
q
Linhas de Força
Carga positiva
Campo divergente
+
E =
F
q
Se a carga de prova q for (+) então F e E têm igual sentido
Linhas de Força
Carga negativa
-
Campo convergente
E =
F
q
se a carga de prova q for (-) então F e E têm sentidos contrários.
Dipolo Elétrico
Placas Paralelas
Campo Variado
Campo Uniforme
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
Características das Linhas de Força
O vetor campo elétrico é sempre tangente a uma linha de força
em qualquer ponto.
E
E
+
E
E
Características das Linhas de Força
A concentração de linhas de força é diretamente proporcional
a intensidade do campo elétrico.
Em A a densidade de linhas
é maior do que em B.
+
A
B
EA > EB
Características das Linhas de Força
A
Em A a densidade de linhas
é maior do que em B.
+
B
+
+
+
+
+
+
+
EA > EB
A
B
-
Em A e em B a densidade
de linhas é a mesma.
EA = EB
Electroímanes
•Se o sentido da corrente eléctrica nas bobinas for igual então as
espiras atraem-se.
•se o sentido da corrente eléctrica nas bobinas for contrário então
elas repelem-se.
sair
FLUXO MAGNÉTICO
Região do espaço onde existe um campo magnético uniforme.
O fluxo do campo através da espira depende do módulo do
campo, da área da espira e da sua orientação
relativamente às linhas de campo.
Wilhelm Weber (1804-1891) físico alemão que
realizou trabalhos sobre o magnético terrestre e o
electromagnetismo
 - Fluxo magnético (Wb - Weber)
B - Campo magnético (T – Tesla)
A - Área da espira (m2)
 - Ângulo definido por B com a normal n ao plano da espira
INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Michael Faraday (1791 – 1867) foi um químico e físico
Inglês conhecido pelas suas experiências pioneiras no
campo da Electricidade e do Magnetismo.
Em 1831, Faraday fez a sua descoberta sobre a Indução
Electromagnética, que é a criação de uma diferença de
potencial no condutor devido a um Campo Magnético
variante na sua proximidade - a esta diferença de
potencial chamamos força electromotriz induzida - e.
INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Lei de Indução Electromagnética de Faraday. A lei diz que a
f.e.m. induzida na Bobina é proporcional à taxa de variação dos
números de Linhas de Força que atravessam a superfície
englobada pela Bobina, e o número de espiras da Bobina.
A posição da Bobina, relativa às Linhas de Força do Campo
Magnético, é muito importante. A f.e.m induzida depende da
variação do número de Linhas englobadas pela Bobina.
Se a Bobina está paralela em relação a estas Linhas, não há f.e.m.
induzida.
Se a Bobina está perpendicular às Linhas de Força, a f.e.m
induzida é máxima
e
e
O ALTIFALANTE
A corrente eléctrica proveniente do
amplificador, passa pela bobina que é
obrigada a vibrar devido à interacção
electromagnética com o íman fixo.
Como a bobina está colocada na parte
central do pavilhão, quando oscila leva
consigo a parte central do pavilhão, o qual
vibrará emitindo som, que terá, em
condições ideais, a mesma frequência do
sinal eléctrico.
O MICROFONE
Como existe movimento relativo
da bobina em relação ao íman,
varia o fluxo magnético nas
espiras e em consequência disso,
é criada uma f.e.m. induzida nos
terminais da bobina.
Quando as ondas sonoras atingem o diafragma,
obrigam-no a vibrar, assim como à bobina a qual
se desloca numa região em que existe o campo
magnético criado pelo íman.
Como existe movimento relativo da bobina em
relação ao íman, varia o fluxo magnético nas
espiras e em consequência disso, é criada uma
f.e.m. induzida nos terminais da bobina.
Como a tensão induzida típica é da ordem de
10-3 V, o sinal tem que ser bastante
amplificado para depois ser enviado para os
altifalantes.
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