aula 09 eletricidade e magnetismo
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Eletricidade e magnetismoTRANSCRIPT
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Eletricidade e Magnetismo Prof. Leandro Filho
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Aula 09 – Campos Magnéticos
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• Os campos magnéticos podem ser produzidos de duas formas.
• A primeira forma é usar partículas eletricamente carregadas em movimento, como os elétrons responsáveis pela corrente elétrica em um fio, para fabricar um eletroímã. A corrente produz um campo magnético.
Que Produz um Campo Magnético?
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• A outra forma de produzir um campo magnético é usar partículas elementares, como os elétrons, que possuem um campo magnético intrínseco.
• Em alguns materiais, os campos magnéticos dos elétrons se somam para produzir um campo magnético no espaço que cerca o material. É por isso que um ímã permanente possui um campo magnético permanente.
Que Produz um Campo Magnético?
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• Na maioria dos materiais, por outro lado, os campos magnéticos dos elétrons se cancelam e o campo magnético em torno do material é nulo.
Que Produz um Campo Magnético?
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• Podemos definir um campo magnético 𝐵 fazendo uma partícula carregada passar pelo ponto onde queremos definir o campo, usando várias direções e velocidades para a partícula e medindo a força que age sobre a partícula nesse ponto.
• 𝐵 é definido como uma grandeza vetorial cuja direção coincide com aquela para a qual a força é zero.
A Definição de 𝐵
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• A força magnética que age sobre uma partícula
carregada, 𝐹 𝐵 , é definida através da equação:
onde q é a carga da partícula, 𝑣 é a velocidade da
partícula e 𝐵 é o campo magnético.
A Definição de 𝐵
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• O módulo da força é, portanto:
onde ф é o ângulo entre os vetores 𝑣 e 𝐵.
A Definição de 𝐵
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Determinação da Força Magnética
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Determinação da Força Magnética
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• A unidade de campo magnético do SI é o tesla (T), que equivale a um newton por coulomb-metro por segundo ou um newton por ampère-metro:
A Definição de 𝐵
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• Uma unidade antiga de campo magnético, que não pertence ao SI mas ainda é usada na prática, é o gauss (G). A relação entre o gauss e o tesla é a seguinte:
A Definição de 𝐵
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A Definição de 𝐵
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• A direção da tangente a uma linha de campo magnético em qualquer ponto do espaço fornece a
direção de 𝐵 nesse ponto.
• O espaçamento das linhas representa o módulo de 𝐵; quanto mais intenso é o campo, mais próximas estão as linhas, e vice-versa.
Linhas de Campo Magnético
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Linhas de Campo Magnético
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• Considere uma partícula de carga |q| e massa m que se mova com velocidade v perpendicularmente a um campo magnético uniforme de módulo B.
Uma Partícula Carregada em Movimento Circular
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• A força magnética age continuamente sobre a partícula; como B e v são sempre perpendiculares, a força faz a partícula descrever uma trajetória circular.
• O módulo da força magnética que age sobre a partícula é |q|vB.
• No caso do movimento circular,
Uma Partícula Carregada em Movimento Circular
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Uma Partícula Carregada em Movimento Circular
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Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente
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• Considere um trecho de fio de comprimento L. Após um intervalo de tempo t = L/vd, todos os elétrons de condução desse trecho passam pelo plano xx da figura.
Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente
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• A carga que passa pelo plano nesse intervalo é dada por:
• Nesse caso,
Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente
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• Que é um caso particular de
• onde 𝐿 é um vetor de módulo L na direção do fio e no sentido (convencional) da corrente.
Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente
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• Se o fio não é retilíneo ou o campo não é uniforme, podemos dividir mentalmente o fio em pequenos segmentos retilíneos;
• A força que age sobre o fio é a soma vetorial das forças que agem sobre os segmentos.
• No caso de segmentos infinitesimais, podemos escrever
e calcular a força resultante por integração.
Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente
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• Definição:
onde N é um número de espiras da bobina, i é a corrente na bobina e A é a área envolvida pelas espiras da bobina.
• Direção: O momento magnético dipolar aponta na direção da normal ao plano da bobina.
O Momento Magnético Dipolar
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• A definição de torque pode ser escrita na forma
O Momento Magnético Dipolar