eletromagnetismo - conceitos básicos

ELETROMAGNETISMO

ELETROMAGNETISMO

Em 1820, Hans Christian Oersted descobriu a interligação

entre a eletricidade e o magnetismo ao provar

experimentalmente que uma corrente elétrica ao percorrer

um condutor cria, em torno de si, um campo magnético.

Nascia assim a ciência do Eletromagnetismo.

Óxido de ferro

Encontrado na cidade de magnésia

– Atraía materiais ferrosos;

– Se orientava para o norte.

Magnetismo

Propriedade de atrair partículas de materiais

ferrosos

A atração é mais forte nos pólos

Como eles se orientam no sentido norte e

sul, chamamos:

PÓLO NORTE

PÓLO SUL

PÓLO NORTE

PÓLO SUL

N

Os ímãs são construídos em várias formas

S N

S N

S N

S N

S N

A propriedade de atração é maior

nas extremidades.

N S S N

Ação mútua entre dois ímãs

S N

Ação mútua entre dois ímãs

N S

Pólos de mesmo nome se repelem

S N S N

S N N S

AÇÃO MÚTUA ENTRE DOIS ÍMÃS

PÓLOS DE MESMO NOME SE REPELEM

PÓLOS DE NOMES DIFERENTE SE ATRAEM

ÍMÃS

Todos os corpos que têm a propriedade de atrair o ferro são chamados

de ímãs ou magnetos.

PRINCIPAIS PROPRIEDADES

1) Todo ímã possui dois pólos denominados de “pólo norte” e “pólo sul”. Nesses pólos, as propriedades magnéticas se manifestam com mais intensidade.

2) Pólos magnéticos de mesma espécie se repelem e de espécies diferentes se atraem.

3) Um fato interessante sobre os pólos de um imã é que impossível separá-los. Se cortarmos um imã ao meio, exatamente sobre a linha neutra que divide os dois pólos, cada uma das metades formará um novo imã completo, com seu próprio pólo norte e sul.

Espectro magnético

Pode ser observado colocando limalhas de

ferro sobre um plástico que esteja sobre um

ímã.

Um modo de visualizarmos as linhas de força do campo magnético é pulverizando limalha de ferro em torno de um imã

ÍMÃS

Saem do pólo norte e entram no pólo sul

N

S Linhas de força

O espaço ocupado pelas linhas de força é

chamado:

CAMPO MAGNÉTICO

Uma barra de ferro sem magnetização pode

ser considerada como tendo um grande

número de pequenos ímãs dispostos de

maneira desordenada

Quando magnetizamos esta barra, os

pequenos ímãs se alinham, polarizando o

material

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS QUANTO

AO COMPORTAMENTO MAGNÉTICO

Diamagnéticos – quando submetidos a um campo externo,

se magnetizam em oposição a esse campo, reduzindo a sua

intensidade, embora de forma quase imperceptível.

Exemplos: Prata, chumbo, cobre, agua, etc.

Paramagnéticos – quando submetidos a um campo

externo, se magnetizam no mesmo sentido desse campo,

aumentando a sua intensidade, embora de forma quase

imperceptível. Exemplos: Aluminio, cromo, etc.

Ferromagnéticos – quando submetidos a um campo

externo, se magnetizam no mesmo sentido desse campo,

aumentando a sua intensidade de forma muito

significativa. Exemplos: Ferro, niquel, cobalto, etc.

PERMEABILIDADE MAGNÉTICA

Permeabilidade Magnética (m): é a grandeza, característica de cada

material, que indica a sua aptidão em reforçar o campo magnético

indutor.

Permeabilidade Magnética Relativa (mr): é a relação entre a

permeabilidade do material e a do vácuo (m0).

Vácuo - (mr) = 1

Prata - (mr) = 0,99998

Alumínio - (mr) = 1,00002

Permalloy (78,5% Ni) - (mr) = 100.000

CAMPO MAGNÉTICO

Campo Magnético – é a região em torno de um imã, ou de uma corrente elétrica, dentro da qual ele exerce ações magnéticas.

As linhas de força de um campo magnético são sempre fechadas.

CAMPO MAGNÉTICO

Linhas do campo magnético terrestre

CAMPO MAGNÉTICO

Características das linhas de campo magnético:

• São sempre linhas fechadas: saem e voltam a um

mesmo ponto;

• As linhas nunca se cruzam;

• Fora do ímã, as linhas saem do pólo norte e se

dirigem para o pólo sul;

• Dentro do ímã, as linhas são orientadas do pólo sul

para o pólo norte;

• Saem e entram na direção perpendicular às

superfícies dos pólos;

• Nos pólos a concentração das linhas é maior: quanto

maior concentração de linhas, mais intenso será o

campo magnético numa dada região;

INDUÇÃO MAGNÉTICA

Indução Magnética (B) - é uma grandeza vetorial que

representa a densidade de campo magnético, ou seja o

número de linhas de indução por unidade de área.

Unidade – tesla (T) ou weber/m2 (Wb/m2)

HB m

H - vetor campo magnético

• Campo magnético uniforme


É aquele em que o campo H tem mesmo módulo, mesma

direção e mesmo sentido em todos os pontos.

As linhas de força desse campo são retas e paralelas.

PIL

HA

1,5

V

PIL

HA

1,5

V

PIL

HA

1,5

V

PIL

HA

1,5

V

Quando uma corrente elétrica percorre um

condutor, ela cria em torno deste um campo

magnético.

Linhas de força

PIL

HA

1,5

V

PIL

HA

1,5

V

Quando uma corrente elétrica percorre um condutor, ela cria

em torno deste um campo magnético.

Uma bússola colocada próximo

a um condutor percorrido por

corrente

A

O condutor atrai a agulha da bússola.

A

I

O sentido do campo magnético depende do

sentido da corrente elétrica

I

O sentido do campo magnético depende do sentido da

corrente elétrica

A

Como aumentar o

campo magnético de uma bobina

Colocando um núcleo de ferro no interior da

bobina

O núcleo de ferro concentra as linhas de força

do campo magnético

A

Aumentando a corrente elétrica

Polaridade do campo magnético

S

N

Sentido das linhas de forças

N

S

Invertendo o sentido da corrente

FLUXO MAGNÉTICO

Fluxo Magnético (f) - Chama-se fluxo magnético que atravessa uma

superfície plana, colocada em um campo magnético uniforme, ao

produto do módulo de indução magnética, pela área da superfície, pelo

coseno do ângulo que a normal à superfície faz com a direção do

campo. Representa-se o fluxo pela letra f (phi). Então, por definição,

f cos.S.B [ Wb ]

S N S N

Superficie S

BB

S

1O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO -

CAMPO MAGNÉTICO DE UMA CORRENE

ELÉTRICA

Uma corrente elétrica, passando por um condutor, produz

um campo magnético ao redor do condutor, como se fosse

um ímã. (Oersted – 1820)

REGRA DA MÃO DIREITA

CONDUTORRETILÍNEO

N S

NS

NS

NS

B

i

i

Br P

CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM

CONDUTOR RETILÍNEO

r2

i.B

m

MÓDULO DA


Vetor se aproximando

perpendicularmente ao

observador

Vetor se afastando

perpendicularmente ao

observador

SIMBOLOGIA

[T]


CONDUTOR CIRCULAR - ESPIRA

MÓDULO DA


r2

i.B

m [T]

600 Espiras

Aumentando o número de espiras

da bobina

1.200 Espiras

Aumenta o campo magnético


SOLENÓIDE

MÓDULO DA


l

i.N.B

m [T]

O eletroímã só age como ímã se

percorrido por uma corrente

elétrica

FORÇA MAGNÉTICA

N

S I

B

TODO CONDUTOR PERCORRIDO POR

CORRENTE ELÉTRICA, SE ESTIVER DENTRO DE

UM CAMPO MAGNÉTICO, SOBRE ELE ATUARÁ

UMA FORÇA.

F

ENFRAQUECIMENTO

DO CAMPO FORTALECIMENTO

DO CAMPO

EXPLICAÇÃO DO FENÔMENO

N

S

F B

CÁLCULO DO MÓDULO DA FORÇA

L B I F = B . I . L

L I

α

F = B . I . L . senα

B

SENTIDO DA FORÇA DE LORENTS

REGRA DA MÃO ESQUERDA

AÇÃO DE UM CAMPO MAGNÉTICO

SOBRE UMA ESPIRA

“MOTOR DE CC”

N

S

I

I B

Um condutor, percorrido por corrente elétrica, colocado em um campo magnético, fica sujeito a uma força .

2O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO

Bi

l

F

A intensidade da força que atua sobre o condutor é diretamente proporcional à corrente que o percorre.

FORÇA

EFEITO MOTOR

Regra dos 3 dedos da mão

esquerda, do motor

Indicador - Sentido do campo B

Médio - Sentido da corrente i

Polegar - Sentido da Força F

APLICAÇÃO DO 20 PRINCÍPIO – MOTOR CC

A lei da indução de Faraday, elaborada por Michael

Faraday a partir de 1831, afirma que a corrente elétrica

induzida em um circuito fechado por um campo

magnético, é proporcional ao número de linhas do fluxo

que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de

tempo.

É uma lei da física que quantifica a indução

eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente

elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo

magnético variável ou por um circuito em movimento em

um campo magnético constante.


http://pt.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday



http://pt.wikipedia.org/wiki/1831

http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica



http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico



INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

i induzida

na espira

FLUXO

INDUZIDO

N S

Movimento do ímã

FEM INDUZIDA EM UM CONDUTOR

RETILÍNEO

G V

L

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+

x

G

V

ΔΦ = B . ΔS

ΔS = ℓ . Δx

Δx = v . Δt

ΔΦ = B . ℓ . Δx

ΔΦ = B . ℓ . v . Δt

ΔΦ = B . ℓ . v

Δt

E = B . L . v

E = ΔΦ

Δ t

E = - N

ΔΦ

Δ t

Força eletromotriz induzida a partir

de um certo número de espiras.

v B

E Regra da mão direita

O SENTIDO DE E será dado pela

regra da mão direita:

Esta simulação mostra a indução de correntes elétricas devido a fluxo magnético variáveis no tempo.


LEI DE LENZ

O sinal negativo que aparece na equação de Faraday

lembra-nos em qual direção a força eletromotriz induzida

(fem) age. O experimento mostra que :

A fem induzida produz uma corrente cujo sentido cria um

campo magnético que se opõe a variação do fluxo

magnético original. Este fenômeno é conhecido como lei

de Lenz e justifica o sinal negativo na equação.

APLICAÇÃO - MÁQUINA CC

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