Campo Magnético

MAGNETISMO & ELETROMAGNETISMO
O QUE É O MAGNETISMO
É a expressão de uma forma de energia, normalmente
associada à forças de atração e repulsão entre alguns
tipos particulares de materiais chamados ímãs,
especialmente metais e ligas cerâmicas.
ORIGEM DO MAGNETISMO
Os ímãs naturais encontrados na natureza, chamados de
Magnetitas, são compostos por Óxido de Ferro (Fe3O4).
Os ímãs artificiais são materiais geralmente compostos de
metais e ligas cerâmicas aos quais se transmitem as
propriedades magnéticas e estes podem ser temporários
ou permanentes.
Teoria dos Domínios Magnéticos
Nos materiais com melhores características magnéticas e
de estrutura cristalina, além de alguns átomos
apresentarem resultante magnética, eles se concentram
em regiões de mesma direção magnética. Isto é chamado
de Acoplamento de Troca.
Estas regiões são conhecidas como domínios magnéticos.
Domínios desalinhados
Domínios alinhados por um campo externo
Campo Magnético
Região ao redor de um imã, na qual ocorre um efeito magnético.
Esse efeito é percebido pela ação de uma Força Magnética de
atração ou de repulsão
Os ímãs apresentam dois pólos magnéticos. N (norte)
e S (sul). Estes pólos são indivisíveis, isto é, só existem
aos pares.Observa-se entre eles, quando dois ímãs
são confrontados, forças de atração ou repulsão.
Embora as linhas de força
magnética sejam imaginárias,
uma versão simplificada de
muitos fenômenos magnéticos
pode ser explicada supondo que
as linhas magnéticas tenham
certas propriedades reais.
Características das linhas de força magnética:
1. São sempre linhas fechadas: saem e voltam a um
mesmo ponto
2. As linhas magnéticas nunca se cruzam;
3. Fora do ímã, as linhas saem do pólo norte e se dirigem
para o pólo sul e dentro do ímã, as linhas são orientadas
do pólo sul para o pólo norte;
4.Saem e entram na direção perpendicular às superfícies
dos pólos;
5. Linhas de força magnética existem através de todos
os materiais na presença de campo, quer magnéticos ou
não-magnéticos.
Campo magnético
de um Ímã
Campo magnético da Terra
Campo magnético do Sol
A Terra funciona como um imenso ímã sendo, entretanto,
fraco. O "Sul (S)" magnético deste ímã está próximo do
polo norte e o "Norte (N)" magnético próximo do polo sul.
Por isto, o norte do ímã da bússola apontará para o "Sul
magnético" da Terra.
Campo magnético da Terra
Os efeitos do magnetismo são amplamente usados
em nosso dia-a-dia. Vejamos alguns exemplos:
O conjunto de todas as linhas de campo que “saem” do
pólo norte e “entram” no pólo sul de um imã é
denominado de Fluxo Magnético - φ
A unidade do fluxo magnético no SI é o Weber (Wb).
1weber=1x108 linhas do campo magnético.
A densidade de fluxo magnético é o fluxo magnético
por unidade de área de uma secção perpendicular ao
sentido do fluxo. A equação para a densidade de fluxo
magnético é:
B- Wb/m2 - TESLA(T)
CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTANCIAS QUANTO AO
COMPORTAMENTO MAGNÉTICO
FERROMAGNÉTICOS
Exemplos: ferro, aços especiais, cobalto, níquel, e algumas ligas
PARAMAGNÉTICAS
Exemplos: alumínio, manganês, estanho, cromo, platina, paládio,
oxigênio líquido, etc.
DIAMAGNÉTICAS
Exemplos: cobre, água, mercúrio, ouro, prata, zinco, etc.
PERMEABILIDADE MAGNÉTICA - 
Habilidade do material concentrar linhas do fluxo
magnético. Aqueles materiais que podem ser facilmente
magnetizados são considerados de alta permeabilidade.
O vácuo apresenta a permeabilidade
magnética, 0 . Todos os outros
materiais tem suas permeabilidades
magnéticas relatadas ao vácuo.
Permeabilidade Relativa é a razão entre a
permeabilidade do material () pela permeabilidade
do vácuo (0). O símbolo para a permeabilidade
relativa é o R.
onde,  - permeabilidade absoluta do material
RELUTÂNCIA MAGNÉTICA - 
Oposição que um meio oferece ao estabelecimento e concentração das
linhas de campo magnético
l

. A
 = relutância, Ae/Wb
l = comprimento da bobina, m
 = permeabilidade do material magnético
A = área da secção reta da bobina, m2
O QUE CRIA O CAMPO MAGNÉTICO?
Um campo magnético pode ser criado através do movimento de
cargas, tal como o fluxo de corrente no fio, pode também ser criado
pelo momento de giro do dipolo magnético, e pelo momento da
órbita do dipolo magnético de um elétron dentro de um átomo.
Campo magnético
rotacional ao redor do fio
Fio enrolado aumenta o campo
magnético
ELETROMAGNETISMO
Em 1819, o cientista dinamarquês Oersted descobriu uma relação
entre o magnetismo e a corrente elétrica. Ele observou que uma
corrente elétrica ao atravessar um condutor produzia um campo
magnético em torno de um condutor.
A intensidade do campo magnético em torno do condutor que conduz
uma corrente depende dessa corrente. Uma corrente alta produzirá
inúmeras linhas de força que se distribuem até regiões bem distantes do
fio, enquanto uma corrente baixa produzirá umas poucas linhas próximas
do fio.
Quando muitas espiras de fio
formam um indutor, as linhas de
força de todas as espiras se
combinam segundo um mesmo
padrão, que se parece com um
campo magnético que envolve
uma barra magnética, formando
um eletroimã ou solenóide.
QUAL É A RELAÇÃO ENTRE FLUXO DE CORRENTE E CAMPO
MAGNÉTICO?
A Regra da Mão Direita é uma forma conveniente de se determinar a
relação entre o fluxo da corrente num condutor (fio) e o sentido das
linhas de força do campo magnético em volta do condutor.
Se você tem um fio enrolado, a curva simples dos dedos de sua mão
direita ao redor do enrolamento segundo o fluxo de corrente, dará o
sentido do campo magnético. Dessa forma, o dedo polegar apontará
para o pólo norte magnético do qual o fio enrolado criou.
Força Eletromagnética
Cargas elétricas em movimento (corrente elétrica) criam um campo
eletromagnético.
Terceira lei de Newton = Um campo magnético de um ímã
exerce uma força em um condutor conduzindo corrente.
Estando as cargas elétricas em movimento e inseridas em um campo
magnético, há uma interação entre esse campo e o campo originado
pelas cargas em movimento que se manifestam por forças que agem
na carga elétrica. = forças eletromagnéticas.
Desta forma: “ Um condutor percorrido por corrente elétrica,
dentro de um campo magnético sofre a ação de uma força
eletromagnética”.
Exemplo: Condutor retilíneo colocado entre os pólos
de um ímã em forma de ferradura
Campo for perpendicular à corrente =
força exercida sobre o condutor
MÁXIMA
Campo e a corrente tiverem a mesma
direção= força sobre o condutor NULA
F  B. I . l sen
Regra de Fleming:
Usada para determinar a relação entre os sentidos da Força Magnética,
do Campo Magnético e da Corrente Elétrica, cujas direções são
ortogonais (perpendiculares entre si).
•Ação Motriz – Regra da Mão Esquerda: quando resulta uma força
•Ação Geradora – Regra da Mão Direita: quando resulta uma
corrente gerada
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Uma corrente pode ser induzida em um condutor se esse é
movimentado através de um fluxo magnético.
A corrente pode ser induzida em um fio através de três métodos:
1. O fio pode ser movido através de um campo magnético estacionário
(o princípio se aplica a um gerador dc).
2. O fio pode estar estacionário e o campo magnético pode se
movimentar, assim o campo está carregando o fio (o princípio se
aplica a um gerador ac).
3. O fio e o eletroímã podem ambos estar estacionários e a corrente
alternando em ligada e desligada causa a pulsação do campo
magnético. Assim o campo magnético movimenta-se de um modo ou
outro através do fio (o princípio é aplicado em uma bobina de ignição).
LEI DE FARADAY DA TENSÃO INDUZIDA
O valor da tensão induzida (força eletromotriz) depende do número
de espiras da bobina e da velocidade com que o condutor
intercepta as linhas de força ou o fluxo. Tanto o condutor quanto o
fluxo podem se deslocar. A equação para se calcular o valor da
tensão induzida é
d B
vinduzida   N .
dt
onde,
vinduzida = tensão induzida, V
N = número de espiras da bobina
dB/dt = velocidade com que o fluxo intercepta o
condutor, Wb/s
LEI DE LENZ
A tensão induzida tem polaridade tal que se opõe à variação de
fluxo que produz a indução. Quando surge uma corrente produzida
por uma tensão induzida, esta corrente cria um campo magnético
em torno do condutor de tal modo que esse campo magnético, do
condutor, interage com o campo magnético externo, produzindo a
tensão induzida que se opõe à variação do campo magnético
externo.
Assim, num indutor qualquer
(como uma bobina, um solenóide
ou um toróide), uma fem autoinduzida aparece sempre que a
corrente varia com o tempo.
Pode-se encontrar o sentido da fem auto-induzida através da Lei de
Lenz. O sinal menos na equação significa exatamente que – como a
lei afirma – a fem auto-induzida se opõe à variação que a produziu.
CURVA DE HISTERESE
Correntes de Foucault – Correntes parasitas
São correntes que circulam em núcleos metálicos sujeitos a um campo
magnético variável.
Para reduzir o efeito das correntes parasitas, deve-se laminar o
núcleo na direção do campo,isolando-se as chapas entre si. Isso
impede que as correntes se somem e as perdas por efeito Joule
serão menores.