Resumo e Exercícios Resolvidos Sobre Magnetismo e Campo magnético
No século VI a.C., numa cidade da antiga Grécia chamada Magnésia, foram encontradas pedras com a propriedade de atrair objetos de ferro. Essas pedras são feitas de uma substância chamada magnetita (Fe3O4). Na época de seu descobrimento, essas pedras foram chamadas de magnetos e, mais tarde, ímãs.
Corpos capazes de atrair espontaneamente pedaços de ferro são chamados de ímãs naturais. Aqueles que se tornam ímãs após algum tipo de processo (a chamada imantação) são chamados de ímãs artificiais.
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| Magnetita |
Corpos capazes de atrair espontaneamente pedaços de ferro são chamados de ímãs naturais. Aqueles que se tornam ímãs após algum tipo de processo (a chamada imantação) são chamados de ímãs artificiais.
- Os ímãs possuem polos (regiões extremas), regiões em que limalhas de ferro são mais fortemente atraídas.
- Suspendendo um ímã pelo seu centro de gravidade, ele se orienta na direção norte-sul do lugar. A região voltada para o norte geográfico é o polo norte (N) e a região voltada para o sul geográfico é o polo sul (S).
- Para dois ímãs próximos observa-se que polos de mesmo nome repelem-se e de nomes contrários atraem-se.
- Serrando-se transversalmente um ímã, obtém-se dois novos ímãs. (não existe monopolo magnético)
O campo magnético a região do espaço na qual um ímã manifesta sua ação. Em cada ponto dessa região teremos um vetor chamado indução magnética. Sua direção será a mesma que a de uma agulha magnética colocada em um ponto qualquer do campo e seu sentido será o mesmo do polo norte dessa agulha.
O campo magnético é representado por 𝐵. O sentido de 𝐵 é o de afastamento do polo norte do ímã e de aproximação do polo sul.
Colocando pedaços de ferro em torno do ímã, eles se orientam formando linhas, as linhas de indução.
- As linhas de força magnética nunca se cruzam umas com as outras;
- o vetor indução magnética é tangente à linha de indução;
- Saem do norte e vão para o sul;
- Nas regiões em que as linhas estão mais próximas, o campo é mais intenso que nas regiões em que elas estão mais afastadas.
No caso de um ímã em forma de U (também conhecido como ímã em ferradura) as linhas de indução se dispõem praticamente paralelas, originando um campo magnético que pode ser considerado uniforme.
O campo magnético terrestre
A teoria do dínamo é a mais aceita para a explicação do campo magnético terrestre. De acordo com essa ideia, o ferro e o níquel em estado de fusão, a cerca de 3 mil km de profundidade, movimentam-se gerando correntes elétricas que provocam o campo magnético.
É importante lembrar que o eixo magnético não coincide com o eixo de rotação da Terra, sendo estes separados por aproximadamente 11º a 13º.
O campo magnético terrestre funciona como um grande escudo natural e é um obstáculo aos ventos solares, que pode prejudicar a camada de ozônio e os componentes eletrônicos.
Os ventos solares, provocados pelo Sol, lançam partículas eletrizadas contra a Terra, que se protege da maioria deles com a magnetosfera, região ao redor da Terra em que atua o campo magnético terrestre.
Auroras boreal e austral
Ocorrem colisões com átomos e moléculas pertencentes à própria atmosfera terrestre, notadamente átomos de oxigênio e nitrogênio.
Os átomos se desestabilizam e começam, então, um processo contínuo de emissão e absorção em busca da estabilidade. Essas emissões de frequências bem específicas produzem o jogo de luzes e cores característico das auroras.
Campo magnético gerado por corrente elétrica
Os fenômenos magnéticos não constituem fenômenos isolados; eles têm relação íntima com os fenômenos elétricos.
Em 1820, o físico dinamarquês Oersted observou que, aproximando-se uma agulha magnética de um fio condutor e estabelecendo-se neste uma corrente elétrica, a agulha magnética sofria um desvio. Podemos concluir então que toda corrente elétrica gera no espaço que a envolve um campo magnético.
Cargas elétricas em movimento são fontes de campo magnético.
Campo magnético ao redor de condutor retilíneo longo
As linhas de indução do campo magnético de um condutor reto, percorrido por corrente elétrica, são circunferências concêntricas ao condutor, situadas em planos perpendiculares a ele.
a) direção: tangente à linha de indução que passa pelo ponto P;
b) sentido: determinado pela regra da mão direita;
c) intensidade: à distância r do fio a intensidade de B será a mesma em todos os pontos. Essa intensidade é dada por:
i = Corrente elétrica
r = distância de um ponto até o fio
𝜇0= Permeabilidade magnética (4π.10-7 T.m/A)
- B é diretamente proporcional a i.
- B é inversamente proporcional a r.
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| Regra da mão direita |
Campo magnético de uma espira circular
Vamos analisar agora um condutor circular (espira), como mostra a figura, no qual O é o centro da espira, R é o seu raio, 𝛂 é o plano que a contém e í é a intensidade de corrente que a atravessa.
A intensidade do campo magnético no centro da espira é:
Justapondo-se N (número de espiras) espiras iguais, de modo que a espessura do enrolamento seja muito menor que o diâmetro de cada espira, temos a denominada bobina chata.
O campo no centro terá intensidade dada por:
Confira questões resolvidas sobra Eletromagnetismo
I. Convencionou-se que o polo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra.
II. Polos magnéticos de mesmo nome se repelem, e polos magnéticos de nomes contrários se atraem.
III. Quando se quebra ao meio um ímã em forma de barra, obtêm-se dois novos ímãs, cada um com apenas um polo magnético.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e II.
e) apenas II e III.
2. (FMTM-MG) A figura representa um ponto P junto a um condutor retilíneo, muito extenso, percorrido por uma corrente elétrica contínua i, cujo sentido está indicado pela seta.
O vetor campo de indução magnética, 𝐵, no ponto P:
a) está contido no plano da figura, é paralelo ao condutor e tem o mesmo sentido da corrente.
b) está contido no plano da figura, é paralelo ao condutor e tem sentido oposto ao da corrente.
c) está contido no plano da figura, é perpendicular ao condutor e orientado para ele.
d) é perpendicular ao plano da figura e está orientado para dentro.
e) é perpendicular ao plano da figura e está orientado para fora.
3. (UFRGS) Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica constante, que cria uma campo magnético em torno do fio. Esse campo magnético
a) tem o mesmo sentido da corrente elétrica.
b) é uniforme.
c) diminui à medida que a distância em relação ao condutor aumenta.
d) é paralelo ao fio.
e) aponta para o fio.
4. As bússolas são dispositivos usados ao longo dos séculos para facilitar a navegação. Assinale a alternativa correta em relação às bússolas.
a) As bússolas são pequenos ímãs que se orientam de acordo com o campo elétrico da Terra.
b) As bússolas são capazes de apontar na direção exata do Norte geográfico.
c) As bússolas são úteis em qualquer região do planeta Terra.
d) As bússolas são agulhas magnetizadas que se alinham de acordo com o campo magnético da Terra.
a) Toda carga elétrica em movimento gera campo magnético a seu redor.
b) Um transformador elétrico funciona somente com corrente variável no tempo.
c) Todo corpo próximo de um imã é atraído por ele.
d) A intensidade do campo magnético, externamente a um imã, é maior nas proximidades dos seus pólos.
e) O polo norte de uma bússola aponta para o norte geográfico da Terra.
6. (PUC-SP) Na experiência, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma
bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura 1.
Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura 2).
A partir desse experimento, concluiu-se que a corrente elétrica estabelecida no
circuito:
a) gerou um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente.
b) gerou um campo magnético numa direção perpendicular à da corrente.
c) gerou um campo elétrico numa direção paralela à da corrente.
d) gerou um campo magnético numa direção paralela à da corrente.
e) não interfere na nova posição assumida pela agulha da bússola, que foi causada
pela energia térmica produzida pela lâmpada.
b) as trajetórias descritas por cargas elétricas num campo magnético
c) aquelas que em cada ponto tangenciam o vetor indução magnética, orientadas no seu sentido
d) aquelas que partem do polo norte de um ímã e vão até o infinito
e) nenhuma das anteriores é correta
8. (UFSM) Uma bússola sobre uma mesa apresenta a orientação indicada na figura a seguir.
Se, em “A”, for colocado um ímã com o polo norte voltado para essa bússola, ter-se-á a seguinte orientação:
9. (UFSM) Um condutor reto muito longo é percorrido por uma corrente “i”. A intensidade do campo magnético, em um ponto situado a uma distância “r” da parte central do mesmo, é
I. independente da distância do ponto ao condutor.
II. diretamente proporcional à intensidade de corrente “i”.
III. diretamente proporcional à distância do ponto ao condutor.
Das proposições, está(ão) correta(s):
a) somente I.
b) somente II.
c) somente III.
d) somente I e II.
e) somente I e III.
