eletromagnetismo kleber

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Eletromagnetismo O campo magntico criado pela corrente eltrica que percorre um supercondutor faz com que um pequeno m flutue Fenmenos Magnticos Plos de um m Verificou-sequeospedaosdeferroeramatradoscom maiorintensidadeporcertaspartesdom,asquaisforam denominadas plos do m. Ummsemprepossuidoisploscomcomportamentos opostos. O plo norte e o plo sul magnticos. PlosPlos Limalha de Ferro Propriedade de inseparabilidade dos plos Cortemos um m em duas partes, que por sua vez podem ser redivididas em outras tantas. Cadaumadessaspartesconstituiumnovomque,embora menor,tem sempre dois plos. NS NSNS NSNSNSNS NSNSNSNSNSNSNSNS Fenmenos Magnticos Princpio da Atrao e Repulso dos plos Verifica-sequedoismsemformadebarra,quando aproximadosumdooutroapresentamumaforade interao entre eles. Plos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem SN SN RepulsoAtrao NS SN Fenmenos Magnticos A Bssola constitudaporumpequenomemformadelosango, chamadoagulhamagntica,quepodemovimentar-se livremente. Fenmenos Magnticos A Bssola Oplonortedomapontaaproximadamenteparaoplo norte geogrfico. Oplosuldomapontaaproximadamenteparaoplosul geogrfico. S.G. N.G. O m Terra ATerrasecomporta como um grande mcujoplomagnticonorte prximoaoplosul geogrficoevice-versa. Osplosgeogrficosemagnticosda Terra no coincidem. S.G. N.G. N.M. S.M. Campo Magntico Defini-secomocampomagnticotodaregiodoespaoem torno de um m ou em torno de um condutor percorrido por corrente eltrica. AcadapontoPdocampomagntico,associaremosumvetor B , denominado vetor induo magntica ou vetor campo magntico. NoSistemaInternacionaldeUnidades,aunidadede intensidade do vetor B denomina-se tesla (smbolo T). NS i Direo e sentido do vetor B Umaagulhamagntica,colocadaemumpontodessaregio, orienta-se na direo do vetor B . O plo norte da agulha aponta no sentido do vetor B . Aagulhamagnticaservecomoelementodeprovada existncia do campo magntico num ponto. NS N S N S N S B1 B2 B3 NS B4 NSNSB5 B6 Linhas de Campo Magntico Linhadecampomagntico:todalinhaque,emcada ponto, tangente ao vetor B e orientada no seu sentido. Aslinhasdecampomagnticooulinhasdeinduoso obtidasexperimentalmenteerepresentamgraficamentea variao do vetor B. Aslinhasdeinduosaemdoplonorteechegamaoplo sul, externamente ao m. Linha de induo 1 2 B2 B1 Exemplos de Linhas de Induo m em forma de barra: NS Linhasdeinduoobtidas experimentalmentecomlimalha deferro.Cadapartculada limalhacomporta-secomouma pequena agulha magntica. NS Exemplos de Linhas de Induo m em ferradura ou em U: Campo Magntico Uniforme P1B P2B P3B Campo magntico uniforme aquele no qual, em todos os pontos, o vetor Btemamesmadireo,omesmo sentido e a mesma intensidade. Experincia de Oersted Quandoacorrenteeltricaiseestabelecenocondutor,a agulha magntica assume uma posio perpendicular ao plano definido pelo fio e pelo centro da agulha. i Campo Magntico Sentido das Linhas de Campo Magntico: Osentidodaslinhasdecampo magnticogeradoporcorrente eltricafoiestudadoporAmpre, queestabeleceuregrapara determin-lo,conhecidacomo regra da mo direita. Segureocondutorcomamo direitaeaponteopolegarno sentidodacorrente.Osdemais dedosdobradosfornecemo sentido do vetor B. i i Campo Magntico Condutor Retilneo: Em cada ponto do campo o vetor B perpendicular ao plano definido pelo ponto e o fio. Aslinhasdeinduomagnticasocircunferncias concntricas com o fio. i Campo Magntico Condutor Retilneo Representao das linhas de induo i B Vista em perspectiva B i B Vista de cima B B i Vista de lado Grandeza orientada do plano para o observador (saindo do plano) Grandeza orientada do observador para o plano (entrando no plano) Campo Magntico Condutor Retilneo Intensidade do vetor B : Lei de Biot-Savart 2oiBrt= i = corrente em ampre r=distnciadopontoao condutor,perpendiculara direo do mesmo o=permeabilidademagntica do vcuo. A m To =710 4 t i B r P Campo Magntico Espira Circular Aslinhasdecampoentramporumladodaespiraesaem pelo outro, podendo este sentido ser determinado pela regra da mo direita. A intensidade do vetor B no centro O da espira vale: RiBo=2i = corrente em ampre R = raio da espira o = permeabilidade magntica do vcuo. A m To =710 4 t B i i i i R Campo Magntico Espira Circular Plos de uma espira: Para o observador 1, as linhas de induo da espira saem pela face queestvoltadaparaela. Portanto,essafacedaespirase caracteriza como um plo norte. Para o observador 2, as linhas de induodaespiraentrampela facequeestvoltadaparaele. Portanto,essafacedaespirase caracteriza como um plo sul. Observador 1 Observador 2 i i Campo Magntico Bobina Chata Uma bobina chata constituda de vrias espiras justapostas. A intensidade do vetor B no centro da bobina vale: RiN Bo =2i B i i i R i = corrente em ampre R = raio da espira N = nmero de espiras o = permeabilidade magntica do vcuo. Campo Magntico Solenide ou Bobina Longa LinhasdeInduo:Osolenidesecomportacomoumm, noqualoplosuloladoporondeentramaslinhasde induo e o lado norte, o lado por onde saem as linhas de induo. NS Linhas de induo obtidas com limalha de ferro Campo Magntico Solenide ou Bobina Longa Direo e sentido do vetor B no interior do solenide: Paradeterminarosentidodaslinhasdeinduonointerior dosolenide,podemosusarnovamentearegradamo direita. ii ii Campo Magntico Solenide ou Bobina Longa Intensidade do vetor B (uniforme) no interior do solenide: Li NBo = L i i i = corrente em ampre L = comprimento do solenide N = nmero de espiras o=permeabilidademagntica do vcuo. A m To =710 4 t Fora Magntica Os motores eltricos so uma aplicao da fora magntica Fora Magntica Forasobreumacargaemmovimentoemumcampo magntico Verifica-se experimentalmente que, quando uma carga eltrica de valor q move-se em um campo magntico, esta pode ficar submetida ao de uma fora. Considereumacargapuntiformeqpositiva,movendo-secom velocidade V em um campo magntico uniforme B. Verifica-se experimental mente que: B Fora Magntica CasoGeral:VelocidadeeCampoMagnticocom direes formado um ngulo u entre si Seacargasedeslocaremumadireo,ondevformaum nguloucomovetorB,elaficarsujeitaaodeuma fora magntica FM. A direo dessa fora perpendicular ao plano formado pelos vetores B e V. FM u sen = B v q FMV q u Fora Magntica Direo e Sentido da Fora Magntica A direo da fora sempre perpendicular ao plano formado pelos vetores B e V. Osentidodaforamagnticadependedosinaldacargaq emmovimento.ParadeterminarosentidodeFM,quandoa cargaforpositiva,utiliza-seumaregraprticaque denominaremos regra da mo esquerda. V B FM Fora Magntica Exemplos Caracterizeaforamagnticaqueatuasobreacargaqem cada caso, conforme as figuras. B V B V FM Fora Magntica Exemplos Caracterizeaforamagnticaqueatuasobreacargaqem cada caso, conforme as figuras. B V B V FM Fora Magntica Conseqncia da ao da fora magntica Caso 1: A carga penetra no campo magntico formando um ngulo de 0 ou 180 com a direo e o sentido deste. u = 180 q B V u u = 0 q B V u zero B v q FM= = 0Nestes casos no existe fora magntica Movimento Retilneo Uniforme V B Vista em perspectiva FM R Fora Magntica Conseqncia da ao da fora magntica Caso2:AcargapenetracomvelocidadeVformandoum ngulo de 90 com o campo magntico B. B v q F B v q FmxMoM = = 90 senR FM B Vista de frente V R B Vista de frente V FM Fora Magntica Conseqncia da ao da fora magntica Caso 2: V B. O vetor fora magntica FM tem mdulo constante e direo perpendicularaovetorvelocidadeV,logoacargarealizar um movimento circular uniforme (MCU). O raio da circunferncia descrita pelo movimentodacargapodeser calculado Centrip MmxF F =RV mB V q2= q BV mR=S N Vista de frente Fora Magntica em um condutor retilneo Considere um condutor reto, de comprimento L, percorrido por uma corrente i em umcampo magntico uniforme B, e seja u o ngulo entre B e a direo do condutor. FM i L u B Fora Magntica em um condutor retilneo Direo e sentido: Adireoeosentidodaforamagnticadeterminadapela regra da mo esquerda, como mostrado a seguir: i B FM A regra deve ser utilizada para o sentido convencional de i Fora Magntica em um condutor retilneo Intensidade: B = intensidade do campo magntico em tesla i = corrente em ampres L = comprimento do condutor imerso no campo em metros u = ngulo entre a direo do condutor e o vetor B. u sen L i B FM =Fora Magntica em um condutor retilneo Exemplo: Caracterize a fora magntica sofrida pelo condutor nas situaes a seguir, onde existe ao do campo magntico B. i B 00 sen= =MoMFL i B FFora Magntica em um condutor retilneo Exemplo: Caracterize a fora magntica sofrida pelo condutor nas situaes a seguir, onde existe ao do campo magntico B. i B L i B FL i B FMoM = = 90 seni B FM Fora Magntica entre condutores paralelos A fora entre os condutores ser de atrao sempre que as correntes nos dois condutores tiverem o mesmo sentido. i2 FMFM i1i2 FMFM i1 A fora entre os condutores ser de repulso sempre que as correntes nos dois condutores tiverem sentidos opostos. i2 FMFM i1i2 FMFM i1 A enorme quantidade de energia eltrica, usada para iluminar as grandes cidades, gerada graas ao fenmeno da induo eletromagntica Induo Eletromagntica Condutor em movimento dentro de um campo magntico Consideremosumcondutormetlico,movimentando-secom velocidade V, perpendicularmente s linhas de induo de um campo magntico B. N S B V B Vista de Cima V Condutor em movimento dentro de um campo magntico B Vista de Cima V FM Comomovimentodocondutor,cadaeltronlivredomesmo fica sujeito a uma fora magntica, que pode ser determinada pela regra da mo esquerda para cargas negativas Devido a esse deslocamento, teremos um acmulo de eltrons naparteinferiordocondutor,fazendocomqueessa extremidade adquira um potencial eltrico negativo. Pelomesmodeslocamento,teremosumafaltadeeltrons (sobra de prtons) na parte superior do condutor, fazendo com que essa extremidade adquira um potencial eltrico positivo. Podemosentodizerqueexisteumadiferenadepotencial entre as extremidades do condutor. A essa ddp damos o nome de fora eletromotriz induzida (e ou fem). Podemos fazer uma comparao Uma barra metlica sendo deslocada em um cam