Magnetismo - Colégio Energia Barreiros

Magnetismo
Disciplina: Física
Professor: Fábio Raimundo
Turma: Semi - Extensivo
Campo magnético gerado por espira circular
Quando ligamos as extremidades ou pontas de um fio condutor temos uma espira. De uma forma
geral, a espira é sempre representada por uma figura plana - como um retângulo, um triângulo, uma
elipse ou um círculo.
No caso da espira circular, o campo magnético associado a ela apresenta as seguintes
características no seu centro:
Direção: perpendicular ao plano da espira.
Sentido: é obtido utilizando-se a regra da mão direita.
Módulo:
Polos magnéticos da espira
Nos imãs em forma de barra, o processo com o campo é o mesmo, ou seja, as linhas
entram no polo norte e saem pelo polo sul.
Observamos que as espiras possuem dois polos, denominados, norte e sul.
Regra prática
Quando corrente elétrica de uma espira circula no sentido horário,
significa que sua face é a SUL, já quando ela circula no sentido antihorário, sua face é a NORTE.
Campo magnético gerado por um solenoide (Bobina)
Solenoide é um condutor longo e enrolado de modo que forma um tubo constituído de espiras
igualmente espaçadas. Aplicando uma corrente no fio, ele gera um campo magnético.
Como todo fio condutor percorrido por uma corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético,
não é diferente para um solenoide. O campo magnético gerado em um solenoide possui as seguintes
características:
* No interior do solenoide consideramos o campo magnético como sendo uniforme, portanto, as linhas
de indução são paralelas entre si.
* Quanto mais comprido for o solenoide, mais uniforme será o campo magnético interno e mais fraco o
campo magnético externo.
* Para o campo magnético uniforme no interior do solenoide teremos um vetor indução em qualquer
ponto interno do solenoide, portanto, como se trata de um vetor, ele terá intensidade, direção e sentido.
O módulo, isto é, a intensidade do campo magnético no interior de um solenoide é obtido através da seguinte
equação:
Onde: μ é a permeabilidade magnética do meio no interior do solenoide e N/L representa o número de espiras
por unidade de comprimento do solenoide.
*A direção do vetor indução magnética é retilínea e paralela ao eixo do solenoide.
*O sentido é obtido através da regra da mão direita.
Como existe um campo magnético no interior do solenoide, podemos dizer que as extremidades de um
solenoide são seus polos.
Eletroímã
Imã que consiste em geral num núcleo de material ferromagnético envolto por um fio isolado disposto
de forma helicoidal; eletromagneto. Quando a corrente atravessa o fio, o núcleo se magnetiza.
Força magnética que atua sobre uma carga elétrica móvel em
campo magnético uniforme
Um campo magnético não atua sobre cargas elétricas em repouso, mas se pegarmos esta carga e lançarmos com
uma velocidade v em direção a uma área onde há um campo magnético B pode aparecer uma força F atuando
sobre esta carga, denominada força magnética.
* A intensidade da força magnética pode ser obtida por: F = q . B . v . Senθ
* Onde a é o ângulo entre os vetores v e B. No SI a unidade de intensidade do campo magnético é o tesla
representado pelo símbolo T.
* A força magnética que age sobre a carga móvel é sempre perpendicular ao plano formado pelos vetores v e B.
Observando a equação acima veremos que quando a=0 ou a=180º a força magnética será nula, portanto quando o
lançamento for paralelo ao campo não teremos a força magnética atuando sobre esta carga, assim descrevendo um MRU.
Regra da mão direita
Lançamento perpendicular
No caso das cargas elétricas, a força magnética passa a existir quando uma partícula eletricamente carregada movimenta-se em
uma região onde atua um campo magnético.
Considerando que uma carga pontual Q, com velocidade v, é lançada em uma região onde existe um campo magnético
uniforme B, passa a atuar sobre ela uma força magnética.
Cálculo do raio da trajetória:
Cálculo do período do movimento:
Força magnética que atua sobre um condutor retilíneo percorrido por uma
corrente elétrica e imerso em um campo magnético uniforme
Quando as cargas elétricas se movimentam no interior de um fio condutor de eletricidade, dizemos que há
corrente elétrica, e a representação dessa corrente é dada pela letra i.
Ao colocarmos um determinado fio percorrido por uma corrente elétrica dentro de um campo magnético,
verifica-se que ele sofre a ação de uma força, que chamamos de força magnética, representada pela letra F.
Módulo: F = B.i.l.Senθ
Sentido: Indicado pela regra da mão
direita.
Direção: Perpendicular ao condutor
e ao vetor
Força e torque sobre uma espira percorrida por corrente elétrica
A aplicação da força magnética sobre um condutor percorrido por corrente elétrica e
imerso em um campo magnético se dá em diversos aparelhos elétricos. A força
magnética que age sobre o fio condutor, percorrido por uma corrente elétrica, quando
imerso em uma região onde há um campo magnético, é usada em uma grande quantidade
de aparelhos como, por exemplo, motores elétricos.
Força magnética entre condutores paralelos percorridos por corrente elétrica
Considere dois condutores retilíneos 1 e 2 percorridos, respectivamente por correntes elétricas i1 e i2, e
separados por uma distância d. Tem-se duas situações:
As correntes de mesmo sentido: atração
Atração
As correntes de sentidos opostos: repulsão
Indução Eletromagnética
Quando uma área delimitada por um condutor sofre variação de fluxo de indução magnética é criado
entre seus terminais uma força eletromotriz (fem) ou tensão. Se os terminais estiverem ligados a um
aparelho elétrico ou a um medidor de corrente esta força eletromotriz vai gerar uma corrente,
chamada corrente induzida.
Este fenômeno é chamado de indução eletromagnética, pois é causado por um campo magnético e
gera correntes elétricas.
A corrente induzida só existe enquanto há variação do fluxo, chamado fluxo indutor.
Equação para a Lei de Faraday
Força eletromotriz induzida em um condutor retilíneo
Fechando-se o circuito, surge uma corrente elétrica em consequência da ddp entre os extremos do
condutor móvel, que atravessa o campo magnético uniforme B. A corrente elétrica que surge recebe o
nome de corrente elétrica induzida.
Módulo da força eletromotriz:
ε=B.L.v
Corrente contínua: Aqui o fluxo de elétrons passa pelo fio sempre no mesmo
sentido. Como não há alternância, essa corrente não é aceita pelos transformadores
e não ganha voltagem maior. Resultado: a energia elétrica não pode seguir muito
longe. Por isso, a corrente contínua é usada em pilhas e baterias ou para percorrer
circuitos internos de aparelhos elétricos, como um chuveiro. Mas ela não serve para
transportar energia entre uma usina e uma cidade.
Corrente alternada: Nesse tipo de corrente, o fluxo de elétrons que carrega a
energia elétrica dentro de um fio não segue um sentido único. Ora os elétrons vão
para a frente, ora para trás, mudando de rota 120 vezes por segundo. Essa variação
é fundamental, pois os transformadores que existem numa linha de transmissão só
funcionam recebendo esse fluxo de elétrons alternado. Dentro do transformador, a
voltagem da energia transmitida é aumentada, permitindo que ela viaje longe, desde
uma usina até a sua casa.
Transformador
O transformador é um dispositivo que não tem partes móveis, utiliza a lei de indução
de Faraday e não funciona com corrente contínua.
o transformador é formado basicamente por duas bobinas com diferentes números
de espiras, enroladas em um mesmo núcleo de ferro. O enrolamento primário está
ligado a um gerador de corrente alternada e o enrolamento secundário está ligado a
uma resistência.
Funcionamento de um transformador
Quando ligamos uma corrente alternada no enrolamento primário é produzido
um campo magnético que é proporcional ao número de voltas do fio em torno do
metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magnético que é produzido
chega ao núcleo do braço metálico e sem encontrar resistência chega ao
enrolamento secundário.
Importância do transformador
Os transformadores são dispositivos de corrente alternada e operam baseados nos
princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. Utilizados em
diversas instalações elétricas, como também nas residências com o intuito de
aumentar ou diminuir a voltagem que é fornecida pelas companhias fornecedoras de
eletricidade, esses dispositivos são construídos por uma peça de ferro denominada
de núcleo do transformador, no qual são enroladas duas bobinas: a primária, que é
receptora da tensão que se deseja modificar; e a secundária, que tem como função
transferir a tensão modificada.
De forma a reduzir as perdas por efeitos joule, o núcleo do transformador é laminado,
pois dessa forma ele diminui a indução de correntes parasitas ou de correntes de
Foucault no próprio núcleo, e consequentemente as perdas de energia para o meio
ambiente, ou seja, transformação de energia elétrica em energia térmica.
Bibliografia
www.brasilescola.com.br
www.sofisica.com
www.mundofisico.joinville.udesc.br