FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio

MAGNETISMO
Conceitos iniciais
O termo magnetismo resultou do nome Magnésia, região da Ásia
Menor (Turquia), devido a um minério chamado magnetita (ímã
natural) com a propriedade de atrair objetos ferrosos à distância
(sem contato físico).
Que coisa!!!
Trens que flutuam nos trilhos: como isso é
possível?
Propriedades Magnéticas
A Magnetita é um mineral magnético formado pelos
óxidos de ferro II e III cuja fórmula química é Fe3O4. A
magnetita
apresenta
na
sua
compo-sição,
aproximadamente, 69% de FeO e 31% de Fe2O3 ou 26,7%
de ferro e 72,4% de oxigênio.
O mineral apresenta forma cristalina isométrica, geralmente na forma
octaédrica. É um material quebradiço, fortemente magnético, de cor preta,
de brilho metálico, com densidade de 5,18 g/cm3. A magnetita é a pedraímã mais magnética de todos os minerais da Terra, e a existência desta
propriedade foi utilizada para a fabricação de bússolas.
1. Polaridade
2. Atratibilidade
3. Inseparabilidade
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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
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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.
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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.
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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.
Fenômenos Magnéticos
A aurora, que deve seu nome à deusa romana do amanhecer, ocorre quando velozes
fluxos de prótons e elétrons vindos do Sol são guiados pelo campo magnético da Terra
e se chocam com os átomos e moléculas atmosféricos.
Suas diversas formas, cores e estruturas têm fascinado durante séculos o ser humano.
O fenômeno é mais visível normalmente de setembro a outubro e de março a abril.
Conhecida como "boreal" no norte e "austral" no sul, a aurora não é um fenômeno
exclusivo da Terra. Outros planetas, como Marte e Saturno, são iluminados também
pelo seu brilho.
Aurora Boreal – Pólo Norte
Aurora Austral – Pólo Sul
Magnetismo Terrestre
Pólo magnético
norte
(2001)
81° 18′ N 110° 48′ W
(2004)
82° 18′ N 113° 24′ W
Pólo magnético
sul
(1998)
64° 36′ S 138° 30′ E
(2004)
63° 30′ S 138° 0′ E
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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: NASA / Public Domain.
Importância do C.M.T. na proteção do vento solar
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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.
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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 DE UM CONDUTOR RETILÍNEO
O vetor de indução magnética B num ponto P, à distância r
do fio, tem as seguintes características:
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 NO CENTRO DE UMA ESPIRA
CIRCULAR
O vetor indução magnética B no centro O da espira tem as
seguintes características:
. 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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T.m
 0  4 .10 
A
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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:
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Justapondo-se N espirais iguais, temos a denominada bobina
chata, onde a intensidade de B no centro vale:
B  N.
0 i
.
2 R
A intensidade do campo magnético no interior de
um solenóide é obtido através da seguinte equação:
Onde: μ é a permeabilidade magnética do meio no
interior do solenóide e N/L representa o número de
espiras por unidade de comprimento do solenóide.
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Campo Magnético
01 (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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02 (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 = 4π .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.
03) Três barras, PQ, RS e TU, são aparentemente idênticas.
.
Verifica-se experimentalmente que P atrai S e repele T; Q repele U e atrai S.
Então, é possível concluir que:
a) PQ e TU são ímãs
b) PQ e RS são imãs
c) RS e TU são imãs
d) as três são imãs
e) somente PQ é imã
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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.
ATIVIDADES
1) Um fio condutor retilíneo e muito longo
é percorrido por uma corrente de
intensidade 2,0 A. Qual a intensidade do
campo magnético do fio a 50 cm?
2) Um fio metálico reto e extenso é
percorrido por uma corrente de intensidade
4,5 ampères. A intensidade do campo
magnético a 30,0 cm do fio é de?
3) Dois fios longos são percorridos por
correntes de intensidades 3,0 A e 4,0 A,
nos
sentidos
indicados
na
figura.
Determine a intensidade, a direção e o
sentido do vetor indução magnética no
ponto P, que dista 2,0 cm de i1 e 4,0 cm de
i2.
4) Duas retas paralelas conduzem
correntes com a mesma intensidade i =
10 A. Calcule a intensidade da indução
magnética no ponto P, situado no plano
das retas, conforme a figura.
5) É dado um solenóide retilíneo, de
comprimento 100 cm, contendo
espiras em número N = 20000,
percorrido por corrente de intensidade
i = 5,0 A. A intensidade do vetor
indução magnética B na região central
do solenóide é de?
6) Um solenóide compreende 5000 espiras por
metro. A intensidade do vetor indução
magnética originada na região central pela
passagem de uma corrente elétrica de 0,2 A é
de?