Propriedades dos imãs e do campo magnético terrestre

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - FÍSICA
Ensino Médio, 3ª Série
CAMPO MAGNÉTICO
FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio
Campo Magnético
APRESENTAÇÃO
Neste tópico, introduziremos o conceito de campo
magnético e discutiremos as características do vetor
indução magnética. Definiremos as linhas de indução e
estudaremos o campo magnético dos ímãs. Falaremos da
histórica experiência de Oersted que servirá de suporte
para o estudo de campos magnéticos gerados por
correntes elétricas. Ao final, discutiremos o campo
magnético terrestre.
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Campo Magnético
Que coisa!!!
Trens que flutuam nos trilhos: como
isso é possível?
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Campo Magnético
Ímãs são corpos que apresentam fenômenos notáveis,
denominados fenômenos magnéticos, sendo os principais:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a
partir de imagem de Autor
Desconhecido.
1. Atraem fragmentos de ferro (limalha). No caso de um ímã em
forma de barra, os fragmentos de ferro aderem às extremidades,
que são denominadas polo de ímã (1).
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Campo Magnético
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
2. Quando suspensos, de modo que possam girar livremente,
orientam-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do
lugar. Polo norte (N) do ímã é a região que se volta para o norte
geográfico e polo sul (S), a que se volta para o sul geográfico (2).
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Campo Magnético
Imagem: SEE-PE, redesenhado a
partir de imagem de Autor
Desconhecido.
3. Exercem entre sí forças de atração ou de repulsão, conforme a
posição em que são postos em presença um do outro. A
experiência mostra que polos de mesmo nome se repelem e polos
de nomes contrários se atraem (3).
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Campo Magnético
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
4. Cortando-se um ímã transversalmente, cada parte constitui um
ímã completo. É a inseparabilidade dos polos de um ímã (4).
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Campo Magnético
Campo Magnético
Campo Magnético é toda região do espaço em torno de um
condutor percorrido por corrente ou em torno de um imã, nesse
caso devido a particulares movimentos que os elétrons executam
no interior dos seus átomos.
A fim de se caracterizar a ação do campo, associa-se a cada
ponto do mesmo um vetor, denominado vetor indução magnética
e indicado por B. Uma agulha magnética colocada num ponto do
campo orienta-se na direção do vetor B daquele ponto. A unidade
da intensidade do vetor B denomina-se tesla (T) no Sistema
Internacional (5).
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Campo Magnético
Imagem: SEE-PE, redesenhado a
partir de imagem de Autor
Desconhecido.
Linha de indução é toda linha que, em cada ponto, é tangente ao
vetor B e orientada no seu sentido. As linhas de indução saem
do polo norte e chegam ao polo sul (6).
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Campo Magnético
CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
É aquele no qual, em todos os pontos, o vetor B tem a mesma
direção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. As linhas de
indução de um campo magnético uniforme são retas paralelas
igualmente espaçadas e igualmente orientadas (7).
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Campo Magnético
Experiência de Oersted
Em 1820, Oersted descobriu que a passagem da corrente
elétrica por um fio condutor produz campo magnético.

Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Campo Magnético
CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA
CIRCULAR
O vetor indução magnética B no centro O da espira tem as
seguintes características (8):
. direção: perpendicular ao plano da espira.
. sentido: determinado pela regra da mão direita n° 1.
. intensidade:
B
0 i
.
2 R
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Campo Magnético
T.m
 0  4 .10
A
7
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
A constante de proporcionalidade µ0 é a permeabilidade
magnética do vácuo. No Sistema Internacional, ela vale (9):
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Campo Magnético
Justapondo-se N espirais iguais, temos a denominada bobina
chata, onde a intensidade de B no centro vale (10):
B  N.
0 i
.
2 R
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Campo Magnético
CAMPO MAGNÉTICO DE UM CONDUTOR RETILÍNEO
O vetor de indução magnética B num ponto P, à distância r
do fio, tem as seguintes características (11):
0 i
B
.
2 R
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
• direção: tangente à linha de indução que passa pelo ponto P.
• sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1.
• intensidade:
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Campo Magnético
CAMPO MAGNÉTICO NO INTERIOR DE UM SOLENOIDE
No interior do solenoide, o vetor de indução magnética B tem
as seguintes características (12):
• direção: do eixo geométrico do solenoide.
• sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1.
• intensidade:
N
B   0. .i
L
em que
N
representa
L
a densidade linear de espiras.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor
Desconhecido.
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Campo Magnético
Polaridade de uma espiral e de um solenoide (13)
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Polo norte: se a
corrente for vista no
sentido anti-horário.
Polo sul: se a
corrente for vista
no sentido horário.
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Campo Magnético
CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE
Vimos no slide 05, 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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Campo Magnético
Em seu livro “De Magnete”, 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 polo
sul magnético,
aproximadamente, no
polo norte geográfico e o
polo norte magnético,
aproximadamente, no
polo sul geográfico.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Campo Magnético
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Campo Magnético
Imagem: NASA / Public Domain.
Importância do CMT na proteção do vento solar
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Campo Magnético
O CMT também é usado para o processo de
telecomunicações, sendo fundamental no processo de rota
de navegação de alguns animais (tartarugas, albatrozes,
bactérias, etc.)
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Campo Magnético
Vamos praticar?
a) A.
b) B.
c) C.
d) D.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
01 (PUC–MG). A figura mostra o nascer do Sol. Dos
pontos A, B, C e D, qual deles indica o Sul geográfico?
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Campo Magnético
02 (Unirio). Assinale a opção que apresenta a
afirmativa correta, a respeito de fenômenos
eletromagnéticos:
a) é possível isolar os polos de um imã.
b) imantar um corpo é fornecer elétrons a um de seus
polos e prótons ao outro.
c) ao redor de qualquer carga elétrica, existe um
campo elétrico e um campo magnético.
d) cargas elétricas, em movimento, geram um campo
magnético.
e) as propriedades magnéticas de um ímã de aço
aumentam com a temperatura.
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Campo Magnético
03 (FEI–SP). Um fio de cobre, reto e extenso, é
percorrido por uma corrente i =1,5A. Qual é a
intensidade do vetor campo magnético,
originado em um ponto à distancia r = 0,25 m
do fio? Dado: µ0 = 4 .10–7T.m/A
a) 10–6T.
b) 0,6 . 10–6T.
c) 1,2 . 10–6T.
d) 2,4 . 10–6T.
e) 2,4 . 10–6T.
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Campo Magnético
E os trens, como flutuam?
Os trens Maglev utilizam o magnetismo
para flutuar sobre suas vias. Impulsionados
por ímãs ou eletroímãs, eles se deslocam num
colchão de ar, de modo que são eliminados os
atritos de escorregamento e rolamento. A
ausência de atrito e o perfil aerodinâmico do
trem permitem que ele atinja velocidades
elevadas.
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Campo Magnético
Sugestão de leitura:
Texto de Carlos Alberto dos Santos que
trata das aplicações tecnológicas dos materiais
supercondutores.
Disponível
em
http://cienciahoje.uol.com.br/colunasdolaboratorio-para-a-fabrica/negocios-quentespara-materiais-frios (Acesso em abril de 2010).
Tabela de Imagens
21
NASA / Public Domain.
todas as
SEE-PE, redesenhado a partir de
outras
imagem de Autor Desconhecido.
imagens
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magne
03/04/2012
tosphere_rendition.jpg
Acervo SEE-PE.
03/04/2012