01 - aula de introdução ao eletromagnetismo

CEFET - PE UNED PESQUEIRA ELETROELETRNICA ELETROMAGNETISMO PROF: RIVALDO LOPES 2

Introduo

Objetivo: Identificar as propriedades dos ims e fenmenos magnticos, eletromagnticos e suas aplicaes.

Contedo programtico:

Teoria de formao de um im. Campo magntico. Induo magntica. Saturao magntica. Fluxo magntico. Curvas de magnetizao de histerese. Circuito magntico. Lei de Hopkinson. Induo eletromagntica. Propriedades magnticas do ferro.

Contedo programtico:


Magnetismo e eletromagnetismo.

A natureza do magnetismo.

A maioria dos equipamentos eltricos depende direta ou indiretamente do magnetismo. Sem o magnetismo. O mundo eltrico que conhecemos hoje no existiria.

ms naturais.

O fenmeno do magnetismo foi descoberto pelos chineses por volta do milnio de 2600 a.C. Os ms usados em bssolas primitivas eram chamados de pedras-guias. Hoje, sabe-se que esse material nada mais era que pedaos grosseiros de um minrio de ferro conhecido como magnetita. Como no seu estado natura a magnetita apresenta propriedades magnticas, esses pedaos de minrio eram classificados como ms naturais. O nico m naturas que existe alm desses a prpria Terra. Todos os demais ims so feitos pelo homem e por isso so chamados de ms artificias.


ms naturais.

Magnetita.

Origem: Wikipdia, a enciclopdia livre. A magnetita a fonte mais valiosa entre os minrios de ferro. encontrada, como pequenos gros, disseminada nas rochas gneas e metamrficas. Grandes depsitos de magnetita foram encontrados em Kiruna, regio nordeste da Sucia, e nas Montanhas Adirondack, na regio de Nova Iorque dos Estados Unidos. Tambm foram encontrados depsitos na Noruega, Alemanha, Itlia, Sua, frica do Sul, ndia, Mxico, e nos estados americanos de Nova Jrsei, Pennsylvania, Carolina do Norte, Virginia, New Mexico, Utah e Colorado. encontrada, algumas vezes, em grande quantidade nas areias de praia conhecidas como areia mineral, areia ferrosa ou areia preta. Este tipo de areia encontrada em vrios lugares, principalmente na Califrnia ( Estados Unidos ) e na costa oeste da Nova Zelndia. A magnetita resultado de eroso do solo que os rios levam para o mar, concentrando-se nas praias pela ao das ondas e das correntes martimas.


ms naturais. Magnetita (Cont.). Origem: Wikipdia, a enciclopdia livre. Cristais de magnetita tm sido encontrados em certos tipos de bactrias como, por exemplo, na Aquaspirillum magnetotacticum, em crebros de ursos, pombos e de humanos. Minerais de magnetita que contm de 3,8% a 6,3% de mangans so denominados manganomagnetita, e quando est associada com o corindon conhecida como esmeril. A magnetita tambm encontrada em meteoritos. A magnetita, quando aquecida a uma temperatura superior a 550C, adquire a estrutura da hematita (Fe2O3).

Minrio Magnetita.


ms naturais.

Os fenmenos magnticos principais so os seguintes:

1- Quando se coloca um im em contato com fragmentos (limalha) de ferro, nota-se que eles aderem ao m no em toda sua extenso, mas apenas em certas regies. No caso de um m em forma de barra, essas regies so prximas das extremidades, e so chamadas de plos. Qualquer m tem dois plos.

Um m possui dois plos.


ms naturais.


2 - Suspendendo-se um m de modo que ele possa girar livremente, ele toma, aproximadamente, a direo norte-sul geogrfica do lugar. Denomina-se plo Norte (N) do m a regio que se volta para o norte geogrfico, e plo Sul (S) a outra regio. comum pintar-se os plos de cores diferentes, Esses fenmenos permitiu aos chineses a inveno da bssola, onde um m, em forma de losango (denominada, atualmente, de agulha magntica), apoiado sobre um eixo mvel numa caixa dotada de pontos cardeais, bem como de uma graduao.

m em forma de barra ou agulha magntica, podendo girar livremente, orienta-se, aproximadamente, na direo norte-sul geogrfico do lugar.

Bssola: primeira aplicao prtica dos

fenmenos magnticos


ms naturais.


3 - Os ms exercem, entre si, foras de ao mtua de atrao ou repulso, conforme a posio em que so postos em presena em do outro.

Pode-se concluir que:

Plos de mesmo nome se repelem. Plos de nomes diferentes se atraem.


ms naturais.


4 - Outro fenmeno importante a ser destacado a inseparabilidade dos plos de um m. Corte-se um m em duas partes iguais, que por sua vez podem ser redivididas em outras tantas. Observa-se, ento que cada uma dessas partes constitui um novo m que, embora menor, tem sempre dois plos.

Os plos de um m so inseparveis.


ms naturais.

possvel continuar o processo de diviso do m, at que se obtenha molculas de magnetita, no caso de um m natural. Essas molculas tm a propriedade de um m com dois plos (ms moleculares). Durante muito tempo foram estudadas apenas as propriedades dos ms, sem considerar que, entre os fenmenos magnticos e os eltricos, houvesse alguma relao. Contudo, em 1820, um fato importante mudou essa situao. Oersted (Hans Christian rsted Rudkjoebing, 14 de agosto de 1777- Copenhague, 9 de maro de 1851 - foi um fsico e qumico dinamarqus) descobriu que a passagem da corrente eltrica por um fio condutor tambm produz fenmenos magnticos tais como o desvio de uma agulha de uma bssola colocada nas proximidades de um condutor energizado. Os fenmenos magnticos no constituem, portanto, fenmeno isolado, eles tm relao ntima com fenmenos eltricos.

Experincia de Oersted, quando a chave (CH) ligada a corrente flui pelo condutor e a bssola em sua proximidade sofre uma deflexo.


ms naturais.

O magnetismo tambm uma forma de energia que certos materiais possuem tais como: Ferro, ao, compostos de ferro, ligas especiais, nquel e cobalto.

Ferro

Ao

Nquel

Cobalto

Onde a principal propriedade, que os corpos com magnetismo, apresentam e de se atrarem, entre si quando magnetizados.


ms naturais.

Os corpos podem adquirir magnetismo, e preservar esta propriedade por pouco tempo ou permanentemente, a isto se denomina de ms Temporrios e ms Permanentes.

m permanente em forma de ferradura (liga de ferro com magnetita).


ms naturais.

Varias teorias tm sido apresentadas para explicar o magnetismo, entre as quais pode-se destacar a de Weber-Ewing (Teoria dos ms moleculares) e a dos Domnios Magnticos, esta ltima mais moderna e completa.

Weber-Ewing (Teoria dos ms moleculares) - Este estudo diz que as molculas das substncias magnticas (as que apresentam propriedades magnticas) so pequenos ms, cujos efeitos no podem ser apreciados porque esto dispostos no corpo de tal forma que suas aes se anulam mutuamente. A imantao de um corpo consiste em arrumar os ms moleculares de modo que suas aes se somem. Esta teoria, com o desenvolvimento do conhecimento da constituio da matria, cedeu lugar a novas idias. Teoria dos Domnios Magnticos Baseia-se no fato de que os fenmenos magnticos resultam do movimento de cargas eltricas. fato comprovado e de grande aplicao que uma carga eltrica em movimento apresenta no s um campo eltrico como, tambm, e principalmente, propriedades magnticas. Convm ressaltar que as propriedades magnticas s so observadas quando a carga est em movimento, ao passo que o campo eltrico existe tambm quando ela esta em repouso.


ms naturais.

Dado o fato que os eltrons dos tomos de um corpo esto sempre em movimento (spin e movimento em suas rbitas), leva-se a concluir que:

1 - Todos os eltrons de um corpo tm propriedades magnticas (so ms pequenssimos)?

2 - Ento, todos os corpos tm propriedades magntica?

A resposta NO para as duas concluses acima. Porque:

Na maioria das substncias os eltrons dos tomos formam dois grupos iguais que giram em sentidos opostos, anulando o efeito magntico do spin.

Nas substncias onde estes grupos diferem, surge o efeito do magnetismo. So os conhecidos Materiais Magnticos.

Estes grupos so conhecidos como Domnios Magnticos.

Os Materiais Magnticos no podem ser considerados ms, exceto a magnetita, porque seus domnios magnticos no se somam, na verdade se anulam, mas estes materiais podem sofrer os efeitos do magnetismo, quando em presena de ms ou corrente eltrica.


ms naturais.

A Terra um gigantesco (porm relativamente muito fraco) m. A ao do seu campo magntico sobre pequenas agulhas imantadas que giram livremente sobre eixos (as bssolas) permite um traado de sua forma e conhecimento de sua direo e do seu sentido. Quando o campo magntico da Terra age sobre uma bssola, os extremos desta ficam apontados aproximadamente para os plos norte e sul geogrfico, e por este motivo so chamados respectivamente de plo norte e plo sul do m. Os plos magnticos so dois pontos da superfcie da Terra onde se encontram as suas linhas de foras magnticas. A Terra atua como um enorme im devido a existncia de uma massa de ferro no seu ncleo. Correntes eltricas no ncleo geram a maior parte do campo magntico,embora 10% sejam produzidos por correntes da ionosfera. Os plos mudam de posio lentamente, mas permanecem a cerca de 1.600 Km dos plos geogrficos que determinam o eixo de rotao da Terra.

OBS: As bssolas simples so usadas na navegao desde o sculo XII e suas agulhas so atradas para o plo norte magntico.


ms naturais.

A Terra um gigantesco m.


Campo magntico.

Atualmente, sabe-se que os fenmenos magnticos so devidos a foras que se manifestam entre cargas eltricas em movimento. Em outras palavras, cargas eltricas em movimento origina, na regio do espao onde ocorre o movimento, um campo de foras denominado campo magntico.

Tambm considera-se que um campo magntico o campo produzido por um m ou por cargas eltricas em movimento. O campo magntico de materiais ferromagnticos causado pelo spin de partculas sub-atmicas. Um campo magntico provocado por: influncia de cargas eltricas em movimento e ms permanentes.

O Campo magntico formado por linhas de fora invisveis, tal como a gravidade terrestre, e que formam um percurso fechado, indo do plo norte do m (artificial ou natural) at o plo sul. Quanto mais forte for o m, mais abrangente ser seu campo magntico.

Pode-se tentar visualizar as linhas de fora de um m, usando um m em barra, uma folha de papel e limalha de ferro.


Campo magntico.

Representao grfica das linhas de fora.

Experincia feita com um m em forma de barra, papel e limalha de ferro.


Campo magntico.

Linhas de Fora - plos opostos. (as linhas se encontram)


Campo magntico.

Linhas de Fora - plos iguais. (as linhas se repelem)

01 - aula de introdução ao eletromagnetismo

Documents