Campos Magnéticos e Campos Eléctricos

Comunicação a curtas distâncias
CAMPOS MAGNÉTICOS E ELÉTRICOS
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Microfone
Altifalante
Sinal sonoro – Sinal elétrico
Sinal elétrico – Sinal sonoro
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Fenómenos elétricos e magnéticos estão presentes em muitos
equipamentos
(computadores,
que
fazem
parte
televisores,
do
nosso
frigoríficos,
dia
a
dia
motores
e
campainhas);
Os ímanes estão presentes no nosso quotidiano, numa
infinidade de instrumentos, objetos e utensílios desde fechos
de portas a altifalantes, motores,…
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Magnetite
900 a.c (Ásia Menor)
4000 a.c (China)
Íman
 Atrai materiais ferromagnéticos;
 Tem dois pólos;
 Pólos magnéticos opostos atraem-se
e iguais, repelem-se;
 Um íman partido origina dois ímanes.
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É toda a região do espaço na qual se faz sentir uma certa
influência - uma partícula colocada em qualquer ponto dessa
região sofre ação de uma força bem definida.
http://phet.colorado.edu/en/simulation/magnets-and-electromagnets
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Numa região em que a influência de uma fonte magnética se faça
sentir, existe um campo magnético.
A interação magnética deteta-se não só em ímanes ou magnetes,
mas também em cargas em movimento (corrente elétrica);
Num dado ponto próximo de um íman, o campo magnético por ele
gerado será tanto mais intenso quanto maior a força magnética
exercida sobre um outro íman aí colocado.
O que é o campo magnético
http://www.youtube.com/watch?v=E0fWYJKGoLs
6
Grandeza vetorial (B) .
Para homenagear Nikola Tesla a unidade SI do campo magnético
é o Tesla (T).
B menor que 8T- Inofensivo para o Homem.
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Os
ímanes
são
objetos
que
atraem outros que contenham na
sua composição ferro, níquel ou
cobalto;
 Os
ímanes
criam forças de
atração ou repulsão.à distância que
estão
associadas
magnéticos.
a
campos
Linhas de campo magnético
associadas a um íman de barra
8
As linhas de campo magnético indicam a direção deste.
Ficamos a saber o sentido do campo magnético através do sentido
dessas linhas. As linhas de um campo magnético, são sempre
fechadas (pois partem e voltam ao íman).
As linhas do campo magnético não se podem cruzar, se tal
acontecer verificam-se dois campos magnéticos diferentes no
mesmo ponto.
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As linhas de um campo magnético são imaginárias, fechadas e
nunca se cruzam.
O campo magnético B, em cada ponto, é tangente à linha de
campo e tem o sentido desta, nesse ponto.
O campo magnético B será tanto mais intenso quanto maior
a densidade das linhas de campo.
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As linhas de campo partem do pólo norte (N) do magnete e
terminam no pólo sul deste (S).
O sentido do campo é de norte para sul.
Uma agulha magnética que seja colocada nas proximidades do
íman alinha com a direção do campo, isto é, o seu pólo norte
aponta no sentido do campo.
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Quando um campo magnético B é constante – as linhas de
campo têm a mesma direção, sentido e módulo.
Livro pg 125 fig. 5.3 e 5.6
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Levitação Magnética de comboios.
As bobinas criam campos muito intensos que geram forças
magnéticas de repulsão capazes de suportar o peso do comboio.
O comboio deixa de ter contacto com o chão e atinge grandes
velocidades com baixo consumo e ruído.
Desvantagem - elevado custo financeiro.
http://www.youtube.com/watch?v=TpEvqfl-eCE&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=DODUCHuDeY0
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Experiência de Oersted
Em 1819, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted afirmou que
uma agulha magnetizada, nas proximidades de um condutor, desviava-
se da sua posição ao passar corrente elétrica pelo fio, e que o sentido
da rotação se invertia ao variar o sentido da corrente.
http://phet.colorado.edu/en/simulation/generator
(simulação gerador)
http://clubecienciamafra.blogspot.com/2010/01/experien
cia-de-oersted.html
(experiência
de
Oersted)
http://www.youtube.com/watch?v=1k4gGqGhVdo&NR=
1&feature=endscreen
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Num Campo Magnético criado por um fio retilíneo longo
atravessado por corrente elétrica…
Quando as linhas de campo são circulares e com um centro no
fio num plano perpendicular o sentido das linhas de campo é dado
pela Regra da Mão Direita.
http://www.youtube.com/watch?v=8hXwViR6NuY
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- Quando os pontos situados à mesma distância do fio (ou seja
sobre a mesma linha de campo) significa que o campo magnético B
tem a mesma intensidade.
- Quanto maior for a intensidade da corrente e quanto menor for
a distância ao fio, mais intenso será o campo B.
- Existem agulhas magnéticas orientadas na direção do campo
(tangente às linhas) situadas sobre linhas de campo e aponta no
sentido do campo dado pelo norte da agulha.
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http://phet.colorado.edu/en/simulation/magnets-and-electromagnets
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Um campo elétrico é o campo de força provocado por cargas
elétricas, (eletrões, protões e iões) ou por um sistema de cargas.
O Campo Elétrico é representado por E, sendo uma grandeza
vetorial e a sua unidade SI é o volt por metro (v/m) .
A fórmula do campo elétrico é dada pela relação entre a força
elétrica F e a carga de prova q.
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Quando estudamos campos magnéticos abordamos as correntes
elétricas, ou seja movimentos orientados de cargas elétricas.
As cargas elétricas interagem à distância umas com as outras, e
são forças atrativas ou repulsivas.
Cargas elétricas com o mesmo sinal repelem-se e com sinal
contrário atraem-se.
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Criamos um campo elétrico quando uma partícula de
carga eléctrica Q é colocada num ponto do espaço e em
seguida é colocada outra partícula q (com o mesmo sinal),
num outro ponto.
A partícula Q exerce sobre a partícula de carga q uma
força repulsiva.
O campo elétrico é uma perturbação que tem a sua
origem em cargas elétricas e em campos magnéticos
variáveis.
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É uma grandeza vetorial que se representa pelo vector E.
O campo elétrico é traduzido por meio da força elétrica entre
duas cargas, sendo uma delas a carga de prova (q = 1 C), colocada
num ponto do espaço.
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Uma partícula carregada origina um campo elétrico que tem a
direção e o sentido da linha que une a partícula e o ponto.
Aponta para a partícula se a carga desta for negativa e
aponta no sentido contrário se a carga for positiva.
Campo elétrico criado
por uma carga elétrica
pontual negativa.
Campo elétrico criado
por uma carga elétrica
pontual positiva.
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Espetro elétrico do campo criado por dois condutores quase
pontuais eletrizados com carga elétrica de sinais contrários:
Espetro eléctrico do campo criado por dois condutores quase
pontuais eletrizados com carga elétrica do mesmo sinal.
Espetro elétrico do campo criado por duas barras metálicas
paralelas eletrizados com carga elétrica de sinais contrários:
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A intensidade de um campo elétrico num determinado ponto
depende:
Da carga criadora de Q que origina o campo;
Da distância a que o ponto está da carga;
Quanto maior for a carga criadora do campo, maior será o
campo elétrico;
Quanto mais afastado estiver o ponto de carga menos
intensidade terá o campo nesse ponto.
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As linhas de campo elétrico são imaginárias, partem das cargas
positivas e terminam nas cargas negativas e nunca se cruzam.
O campo elétrico E, em cada ponto, é tangente à linha de campo
que passa por esse ponto.
O campo elétrico E, num dado ponto, tem o sentido da linha de
campo que passa por esse ponto.
O campo elétrico E será tanto mais intenso quanto maior for a
densidade das linhas de campo.
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http://www.youtube.com/watch?v=NwEBJBlneNE&feature=related
(experiência de Oersted)
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Não há movimento da
bobina ou do íman
Não há passagem de
corrente
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Há movimento do íman
Há movimento da bobina
Há passagem de
Há passagem de
corrente elétrica
corrente elétrica
http://www.youtube.com/watch?v=AZCncikJpyI
Exp de Faraday
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
Algumas formas de provocar a indução eletromagnética,
arranjando modos de variar o fluxo magnético são:

mover um íman perto do circuito: varia B, então varia ϕ;

movendo o circuito perto de um íman: varia B, então varia ϕ;

mantendo o íman parado mas deformando o circuito – varia A
ou α orientação do circuito ( ou seja, ), então varia ϕ;

mantendo o circuito junto de outro circuito no qual a
intensidade de corrente esteja sempre a variar: varia B,
então varia ϕ.
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•Quando se aproxima o pólo norte de um íman de uma espira, o
campo magnético aumenta em todos os pontos, logo, o fluxo através
da espira também aumenta.
•A corrente é induzida no sentido anti-horário, de modo que o campo
magnético formado por essa corrente se oponha ao campo criado pelo
íman, isto é, que se oponha ao aumento de fluxo.
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•Quando se afasta o pólo norte do íman da espira, a corrente é
induzida no sentido horário.
•As linhas de campo magnético induzido no íman saem do pólo norte, e
na espira aparece uma corrente induzida no sentido horário,
contrariando a diminuição do fluxo.
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A lei de Faraday indica que o módulo da força eletromotriz
induzida é igual ao módulo da variação do fluxo magnético por
unidade de tempo :
|Ei| = |Δ / Δt|
Ei → Força eletromotriz induzida
Δ → Variação do fluxo magnético
Δt → Unidade de tempo
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