electromagnetismo
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ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 1 Nov-09 Dulce Godinho 2 1 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 3 Nov-09 Dulce Godinho 4 2 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 5 Nov-09 Dulce Godinho 6 3 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 7 Nov-09 Dulce Godinho 8 4 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 9 CAMPO ELÉCTRICO O QUE É UM CAMPO ELÉCTRICO ? É uma região do espaço onde se manifesta a acção das cargas eléctricas. Esta acção verifica-se à distância, sem contacto entre as cargas. Uma carga eléctrica que se encontre num campo eléctrico fica sujeita a uma força eléctrica. COMO SE DETERMINA? Mede-se a força que actua numa carga de prova q Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 10 5 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 CAMPO ELÉCTRICO Se a carga for positiva, a força que sobre ela se exerce tem o sentido do campo eléctrico. Se for negativa dá-se o inverso A diferentes cargas de prova correspondem diferentes forças mas o quociente que define o campo é sempre o mesmo UNIDADES SI VOLT POR METRO (Vm-1) que é equivalente a NEWTON POR COULOMB (NC-1) Nov-09 Dulce Godinho 11 CAMPO ELÉCTRICO LINHAS DE CAMPO Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 12 6 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 CAMPO ELÉCTRICO LINHAS DE CAMPO Nov-09 Campo Uniforme Dulce Godinho 13 ? Para gerar uma corrente eléctrica, precisamos ou não de dispor p de uma pilha ou de uma bateria? bateria ? Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 14 7 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 15 Nov-09 Dulce Godinho 16 8 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 17 Nov-09 Dulce Godinho 18 9 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 19 Nov-09 Dulce Godinho 20 10 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 21 Nov-09 Dulce Godinho 22 11 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 23 Nov-09 Dulce Godinho 24 12 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 25 Nov-09 Dulce Godinho 26 13 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 27 Nov-09 Dulce Godinho 28 14 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 29 Nov-09 Dulce Godinho 30 15 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 31 Nov-09 Dulce Godinho 32 16 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 33 Nov-09 Dulce Godinho 34 17 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 35 Nov-09 Dulce Godinho 36 18 ELECTROMAGNETISMO Dulce Godinho Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 37 Nov-09 Dulce Godinho 38 19 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 Nov-09 Dulce Godinho 39 ELECTROMAGNETISMO Fenómenos Magnéticos - Propriedade de inseparabilidade dos pólos •Cortemos um ímã em duas partes iguais, que por sua vez podem ser redivididas em outras tantas. •Cada uma dessas partes constitui um novo ímã que, embora menor, tem sempre dois pólos. •Esse processo de divisão pode continuar até que se obtenham átomos, que tem a propriedade de um ímã. N S N N NS NS Nov-09 Dulce Godinho S S N S NS NS N N NS S S NS N NS S NS Dulce Godinho 40 20 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Fenómenos Magnéticos – A Bússola A bússola ú foi a primeira aplicação prática á dos fenómenos magnéticos magnéticos.. É constituída por um pequeno ímã em forma de losango, chamado agulha magnética, que pode movimentar--se livremente. movimentar N (g e o g rá fico ) S (g e o g rá fico ) Nov-09 Dulce Godinho 41 ELECTROMAGNETISMO Fenómenos Magnéticos – A Bússola O pólo ó norte do ímã í aponta aproximadamente para o pólo norte geográfico. geográfico. O pólo sul do ímã aponta aproximadamente para o pólo sul geográfico. geográfico. Norte geográfico N S Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho Sul geográfico 42 21 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Fenómenos Magnéticos - “O Ímã Terra” •A Terra comporta-se como um grande ímã cujo pólo magnético norte é próximo ao pólo sul geográfico e vice-versa. •Os pólos geográficos e magnéticos da Terra não coincidem. Nov-09 N t Norte Sul geográfico magnético Norte Sul magnético geográfico Dulce Godinho 43 ELECTROMAGNETISMO Campo Magnético Define-se como campo magnético toda região do Defineespaço em torno de um condutor percorrido por corrente elétrica ou em torno de um ímã ímã.. A cada ponto P do campo magnético, associaremos um vector B , denominado vector indução magnética g ou vector campo p magnético. magnético g . No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de intensidade do vector B denomina denomina--se tesla (símbolo T). Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 44 22 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Direcção e sentido do vector B Uma agulha magnética, colocada em um ponto dessa região, orienta orienta--se na direção do vector B S S N N S N S O pólo norte da agulha aponta no sentido do vector B . N A agulha magnética serve como elemento de prova da existência do campo magnético num ponto.. ponto Nov-09 Dulce Godinho 45 ELECTROMAGNETISMO Linhas de Campo Magnético Chama-se linha de campo magnético toda linha que, em cada ponto, Chamaé tangente ao vector B e é orientada no seu sentido As linhas de campo magnético ou linhas de indução são obtidas experimentalmente.. experimentalmente As linhas de indução, são externas ao ímã, saem do pólo norte e chegam ao pólo sul. As linhas de indução são uma simples representação gráfica da variação do vector B. 2 Linha Li h de d campo 1 Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 46 23 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Linhas de Campo Íman em forma de barra S N Linhas de indução obtidas experimentalmente com limalha de ferro. Cada partícula da limalha comporta comporta--se como uma pequena agulha magnética. Nov-09 Dulce Godinho 47 ELECTROMAGNETISMO Linhas de Campo Campo magnético uniforme é aquele no qual, em todos os pontos, o vector B tem a mesma direcção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho N P1 B P2 B P3 B S 48 24 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Classificação das Substâncias Magnéticas Substâncias Ferromagnéticas: são aquelas que apresentam facilidade de magnetização quando em presença de um campo magnético. Ex: ferro, cobalto, níquel, etc. Substâncias Paramagnéticas: Paramagnéticas: são difíceis de magnetizar quando em presença de um campo magnético. Ex: madeira couro, madeira, couro óleo, óleo etc. etc Substâncias Diamagnéticas: Diamagnéticas: são aquelas que se magnetizam em sentido contrário ao vector campo magnético a que são submetidas. Corpos formados por essas substâncias são repelidos pelo ímã que criou o campo magnético. Ex: cobre, prata, chumbo, bismuto, ouro, etc. Nov-09 Dulce Godinho 49 ELECTROMAGNETISMO Magnetização Transitória e Permanente Ímãs permanentes são aqueles que, uma vez magnetizados, conservam suas características magnéticas. Ímãs transitórios são aqueles que, quando submetidos a um campo magnético, é passam a funcionar como ímãs; assim que cessa a acção do campo, ele volta às características anteriores. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 50 25 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Hans Christian Oersted (1771 - 1851) Até é o ano de 1820, os cientistas pensavam que os fenómenos eléctricos e magnéticos eram totalmente independentes, isto é, que não havia qualquer relação entre eles Nesse ano,, o físico dinamarquês q Hans Christian Oersted, professor da Universidade de Copenhague, realizou uma experiência que se tornou famosa por alterar completamente essas ideias Nov-09 Dulce Godinho 51 ELECTROMAGNETISMO Experiência de Oersted - Observações 1. Um fio rectilíneo (no qual não havia corrente eléctrica) foi colocado próximo a uma agulha magnética, orientada livremente na direcção nortenorte-sul; 2. Fazendo passar uma corrente no fio, observou observou--se que a agulha se desviava; 3. InterrompendoInterrompendo-se a corrente no fio, a agulha voltava a se orientar na direcção nortenorte-sul. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 52 26 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Experiência de Oersted Interpretação •A corrente eléctrica que passou no fio actuou sobre a agulha magnética de maneira semelhante a um ímã que fosse colocado próximo à agulha. •Por Por outras palavras, a corrente eléctrica criou um campo magnético no espaço em torno dela, e esse campo foi o agente responsável pelo desvio da agulha magnética. Nov-09 Dulce Godinho 53 ELECTROMAGNETISMO Experiência de Oersted Conclusão •Como já sabemos que a corrente eléctrica é constituída por cargas eléctricas em movimento, podemos tirar a seguinte conclusão: cargas eléctricas em movimento (corrente eléctrica) criam, no espaço em torno delas, um campo magnético. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 54 27 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO Campo magnético criado por um condutor rectilíneo O campo magnético produzido pela corrente eléctrica que percorre um fio rectilíneo depende basicamente de dois factores: •da intensidade da corrente e •da d distância di tân i ao o fio Quanto maior for o valor da corrente, maior será o campo magnético criado por ela. Por outro lado, quanto maior for a distância ao fio, menor será o valor do campo magnético Nov-09 Dulce Godinho 55 ELECTROMAGNETISMO Efeito Magnético da Corrente Eléctrica Que utilização prática? O conhecimento do efeito magnético da corrente eléctrica possibilitou a construção de aparelhos medidores que utilizassem ponteiros ELECTROÍMAN Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 56 28 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO ELECTROÍMAN Uma bobina, ou solenóide, é constituída por um fio enrolado várias vezes, tomando uma forma cilíndrica. Cada uma das voltas do fio da bobina é uma espira espira.. Ligando-se as extremidades da bobina Ligandoa uma bateria, isto é, estabelecendoestabelecendose uma corrente em suas espiras, essa corrente cria um campo magnético no interior do solenóide Nov-09 Dulce Godinho 57 ELECTROMAGNETISMO ELECTROÍMAN O valor de B, ao longo do eixo central, depende da intensidade da corrente eléctrica, do número de espiras e do comprimento do solenóide. A intensidade de um electroíman depende também do facilidade com que o material em seu interior é magnetizado. A maior parte dos electroímanes são feitos de ferro puro, que se magnetiza facilmente. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 58 29 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 ELECTROMAGNETISMO ELECTROÍMAN São utilizados nas campainhas eléctricas, telégrafos, telefones, amperímetros, voltímetros, motores, etc . Nov-09 Dulce Godinho 59 ELECTROMAGNETISMO Electroíman (bobina móvel), fixado a um eixo i que pode d girar. i Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 60 30 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 COMUNICAÇÕES TRANSDUTORES Produção Musical Distribuição do Som Altifalante Microfone Nov-09 Dulce Godinho 61 COMUNICAÇÕES Altifalantes O altifalante é, tal como o microfone, um transdutor electroacústico. No entanto, essa conversão dá-se no sentido inverso, converte sinal eléctrico em sinal acústico. O altifalante é o último aparelho de um sistema de amplificação do som, som por isso, isso pode disponibilizar, à saída, potências sonoras muito elevadas. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 62 31 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 COMUNICAÇÕES Altifalantes – funcionamento Os altifalantes são, então, esquematicamente, muito semelhantes aos microfones, embora funcionem ao contrário, ou seja, o sinal eléctrico que vai, através de um sistema electromagnético, ser transformado no movimento do diafragma, que origina as ondas sonoras. Nov-09 Dulce Godinho 63 COMUNICAÇÕES Tipos de Altifalantes Existem altifalantes para altas e baixas frequências: Os de altas frequências têm pequenas dimensões e conseguem reproduzir gamas de sons muito g agudos. Os de baixas frequências são muito grandes e permitem reproduzir sons muito graves. Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 64 32 ELECTROMAGNETISMO Nov-09 COMUNICAÇÕES Caixas acústicas Nos equipamentos de alta fidelidade utilizam-se os altifalantes de alta frequência combinados com os de baixa frequência. Para tal, utilizam-se as caixas acústicas ou colunas Nov-09 Dulce Godinho Dulce Godinho 65 33
