1) O documento discute conceitos fundamentais de eletrostática, incluindo carga elétrica, campo elétrico e potencial elétrico. 2) São apresentados os principais tipos de eletrização: por atrito, contato e indução. Também são definidas as propriedades dos condutores e isolantes. 3) A lei de Coulomb é explicada, relacionando a força entre duas cargas com o produto delas e o inverso do quadrado da distância. Isso introduz o conceito de campo elétrico.

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
DISCIPLINA: FÍSICA 3 Exemplo: O átomo de certo elemento é composto por 2
lo:
PROFESSOR: MARLON DE SOUZA
: prótons, 2 nêutrons e 2 elétrons. Determine a carga elétrica
do núcleo deste átomo.
Cap1-Eletrização
Carga elétrica: Resolução:
Para entender o conceito de carga elétrica vamos estudar A carga elétrica no núcleo do átomo é devida apenas aos
um pouco a estrutura do átomo e as partículas portadoras prótons que ali estão, pois os nêutrons não possuem ca
carga
de carga elétrica que o constituem. No núcleo do átomo
stituem. elétrica, logo:
estão os prótons e os nêutrons, e girando em torno deste
núcleo estão os elétrons. Um próton em presença de outro Q = + n. e
próton se repele, o mesmo ocorre com os elétrons, mas Q = 2. 1,6. 10-19
entre um próton e um elétron existe uma força de atração, Q = 3,2. 10-19C
como no exemplo do âmbar e da palha. Desta maneira,
mo
atribuímos ao próton e ao elétron uma propriedade física 1º Princípio da Atração e Repulsão
denominada carga elétrica.
Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de
sinais diferentes se atraem.
F F
F F
F F
2º Princípio da Invariabilidade do Número de Cargas
Elétricas
Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das
quantidades de cargas positivas e negativas é constante.
Quantização de Carga elétrica:
Quantidade de carga antes = Quantidade de carga depois
A quantidade de carga do elétron, em valor absoluto, é
chamada de carga elementar e é representada por e. Esta
carga é chamada elementar, pois é a menor quantidade de 3º Condutores e Isolantes
carga encontrada na natureza e este valor é:
Em alguns tipos de átomos, especialmente os que
compõem os metais - ferro, ouro, platina, cobre, prata e
E=1,6. 10-19
outros -, a última órbita eletrônica perde um elétron com
,
grande facilidade. Por isso seus elétrons recebem o nome
Coulomb (C) é a unidade de medida utilizada para carga
de elétrons livres.
elétrica no SI.
Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas
Q = n⋅e eletrônicas e ficam vagando de átomo para átomo, sem
s
direção definida. Mas os átomos que perdem elétrons
Para determinarmos a quantidade de carga elétric de um
elétrica também os readquirem com facilidade dos átomos
corpo precisamos saber o número de elétrons ou prótons vizinhos, para voltar a perdê- momentos depois. No
-los
que este corpo tem em excesso, logo: interior dos metais os elétrons livres vagueiam por entre os
átomos, em todos os sentidos.
Onde:
Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os metais
Q = quantidade de carga elétrica do corpo são usados para fabricar os fios de cabos e aparelhos
n = número de elétrons em falta ou em excesso. elétricos: eles são bons condutores do fluxo de elétrons
e = carga elementar (1,6 . 10-19C) livres.
Já outras substâncias - como o vidro, a cerâm
cerâmica, o plástico
ou a borracha - não permitem a passagem do fluxo de
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elétrons ou deixam passar apenas um pequeno número das cargas positivas e negativas é constante.
deles. Seus átomos têm grande dificuldade em ceder ou
receber os elétrons livres das últimas camadas eletrônicas. Isto é outra forma de se dizer que a carga elétrica não é
criada do nada. Assim, dois corpos podem trocar carga
elétrica entre si, mas nenhum deles “fabrica” carga elétrica.
São os chamados materiais isolantes, usados para recobrir
riais
os fios, cabos e aparelhos elétricos.
4º Eletrização por Indução
4º Eletrização por atrito
Dois corpos, A e B, sendo A positivamente eletrizado e B
o
Se atritarmos um pedaço de flanela com um bastão de um corpo eletricamente neutro, são colocados próximos um
vidro, os dois corpos antes neutros, agora apresentam do outro sem haver contato.
propriedades elétricas, dizemos então que o corpos foram
os
eletrizados por atrito.
Na eletrização por atrito os corpos atritados ficam com Induzido
cargas elétricas opostas em sua superfície, como por Indutor
exemplo, o pedaço de flanela com cargas positivas e o As cargas positivas de A atraem as cargas negativas de B.
bastão de vidro com cargas negativas. Se aterrarmos o corpo B, as cargas elétricas negativas da
terra vão se deslocar para o corpo B. Retirando o condutor
slocar
que aterra o corpo B e só depois afastar o corpo A.
Observamos então que o corpo B ficou negativamente
eletrizado.
Indutor
Induzido →
4º Eletrização por Contato
Aterramento
Q + QB
QFINAL = A Este processo é chamado eletrização por indução.
2
Na eletrização por indução, o induzid eletriza-se com
induzido
carga de sinal contrário à do indutor. A carga do indutor
não se altera.
Q → Q/2
5º Carga Elétrica puntiforme
Defina-se carga elétrica puntiforme como sendo o corpo
se
Considere dois corpos, A e B, sendo A positivamente
eletrizado cujas dimensões podem ser desprezadas em
eletrizado e B um corpo neutro. Quando colocamos estes
relação às distâncias que o separam de outros corpos
corpos em contato, as cargas positivas do corpo A atraem
eletrizados.
as cargas negativas de B. Os corpos, claro, devem ser
condutores para que isso aconteça. Ao separarmos os
6º Forças elétricas: Lei de Coulomb
corpos, percebemos que o corpo B perdeu elétrons, logo
este ficou positivamente eletrizado. Este processo é
A Lei de Coulomb trata da força de interação entre as
chamado eletrização por contato.
partículas eletrizadas, as partículas de mesmo sinal se
repelem e as de sinais opostos se atraem, e que a
Na eletrização por contato os corpos ficam com a mesma
intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas
orça
distribuição superficial de cargas elétricas. Isto significa
rficial
é diretamente proporcional ao produto das cargas e
que se os corpos forem idênticos, eles terão a mesma carga.
inversamente proporcional ao quadrado da distância que as
separa. Esta, porem, não é uma afirmação tão fácil de
Convém observamos aqui, um dos princípios mais
aceitar, por isso vamos observar a equação que a explica.
importantes da eletrostática:
Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica
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É importante neste momento, fazer uma analogia entre o
Q2
Q1 campo elétrico e o campo gravitacional de um planeta. Ao
redor de um planeta, existe um campo gravitacional devido
d a sua massa, análogo ao campo elétrico que existe em torno
de uma esfera eletrizada. Percebemos então, uma analogia
entre as grandezas físicas de massa e carga elétrica, como
sendo responsáveis por gerar o campo gravitacional e
Q1 ⋅ Q2 elétrico respectivamente.
F =K⋅ F=qE
d2
Se q > 0, F e E têm o mesmo sentido.
Se q < 0, F e E têm sentidos opostos.
F e E têm sempre a mesma direção.
Onde:
F é a força de interação entre duas partículas(N) Unidade: 1 unidade de E = 1 Newton/Coulomb =
K é uma constante (N.m2/C2) “1N/C”
Q é a carga elétrica da primeira partícula(C)
q é a carga elétrica da segunda partícula (C) 2º Campo elétrico de cargas puntiforme Q fixa
d é a distância que separa as duas partículas
O campo elétrico é uma grandeza vetorial, portanto é
A letra k representa uma constante de proporcionalidade
tra representado por um vetor.
que chamamos de constante eletrostática, está constante
depende do meio onde se encontram as partículas estudas.
Para o vácuo K=9. 109 unidade do SI.
A lei de Coulomb é o cálculo das forças de interação de
duas partículas, sendo que essas forças de interação são r
r F
iguais em módulo, ou seja, têm a mesma intensidade e E=
direção mas, sentidos opostos. q
Cap2- Campo elétrico
a) Intensidade
1º Conceito de Campo elétrico F = q⋅E
Uma carga elétrica puntiforme Q, ou uma distribuição de
cargas, modifica de alguma forma, a região que a envolve,b)
argas, Direção
de modo que, ao colocarmos uma carga puntiforme de c) A mesma da força F isto é, da reta que passa pelos pontos
prova q num ponto P dessa região, será constatada a O e P.
d)
existência de uma força F, de origem elétrica, agindo em q.
Nesse caso, dizemos que a carga elétrica Q, ou a
rica e) Sentido
distribuição de cargas, origina ao seu redor um Campo f)
Elétrico, o qual sobre q. Depende da carga de prova.
O Campo elétrico desempenha o papel de transmissor de As linhas de força do campo elétrico apontam pra fora nas
interações entre cargas elétricas. cargas positivas e na negativas apontam pra dentro.
E
Se Q > 0 Q P
E
q d
F
Q
q
E
Se Q < 0 Q P
d
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3º Campo elétrico de várias cargas puntiformes fixas O Campo elétrico uniforme n
rme nasce no positivo e morre no
negativo.
Considerando diversas cargas puntiformes pode
rgas podemos
analisá-las de maneira isoladas.
Logo o Campo elétrico resultante será a soma vetorial do
campo gerado por cada carga.
r r r
ER = E1 + E2
Este é o princípio da superposição dos campos elétricos.
Q2 -
ER
Cap3-Trabalho e potencial elétrico
Trabalho
E2
Q1 1° Trabalho da força elétrica num campo uniforme
+
P E1
Considere um campo elétrico
3º Linhas de Força
uniforme de intensidade E. Nesse
A cada ponto de um campo elétrico associa um vetor E.
associa-se
campo vamos supor que ema carga
elétrica puntiforme q posit , pór
positiva
Linhas de forças são linhas tangente ao vetor campo
exemplo sofre um deslocamento
elétrico em cada um dos seus pontos. Elas são orientadas
do ponto A até o ponto B, ao longo
no sentido do vetor Campo.
de uma linha de força .logo como
trabalho é proporcional a força e a
1. Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas;
distância, então por analogia o
trabalho da força elétrica é:
Trabalho=qEd
2° Trabalho de uma força e Difere
Diferença de potencial
2. As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico; Todo corpo nas proximidades de um campo
gravitacional (como o da Terra), tende a se movimentar
em direção a ele. Essa capacidade de movimento é
chamada energia potencial gravitacional.
Toda carga nas proximidades de um campo elétrico, tende
a se movimentar em direção a ele (se for de sinal oposto)
3. Duas linhas de força nunca se cruzam; ou na direção contrária a ele (se for de mesmo sinal). Essa
capacidade de movimento é chamada energia potencial
4. A intensidade do campo elétrico é proporcional à elétrica (EPE). Como acontece uma carga de prova (q) nas
concentração das linhas de força. proximidades do campo elétrico de uma outra carga (Q), a
létrico
uma certa distância (d) da mesma.
)
4° Campo Elétrico uniforme
q
É definido com uma região em que todos os pontos Q F F
possuem o mesmo vetor campo elétrico, em módulo, d
direção e sentido. Sendo assim, as linhas de força são
reção
paralelas e eqüidistantes.
Para produzir um campo com essas características, basta E PE Q
utilizar duas placas planas e paralelas eletrizadas com
VA = ⇒ VA = k ⋅
q d
cargas de mesmo módulo e sinais opostos.
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A energia potencial elétrica é medida em Joules, no S. I., Para transportar uma carga, numa região de campo elétrico
sportar
assim como qualquer forma de energia. uniforme, da superfície equipotencial VA até VB, o trabalho
Define-se como Potencial Elétrico de um ponto ( VA ) a da força elétrica é dado por:
energia potencial elétrica por unidade de carga, que um
a
τ = EPB−EPA⇒qV −qV ⇒ τ =q(VB −VA) ⇒τ =qV
corpo adquire quando colocado em um determinado ponto
(A). B A AB
Q A τ = F ⋅d
d
Para transportar uma carga, numa região de campo elétrico
uniforme, da superfície equipotencial VA até VB, o trabalho
da força elétrica é dado por:
Da mesma forma que a energia potencial elétrica, é uma
q ⋅ E ⋅ d = qVAB ⇒ E ⋅ d = VAB
grandeza escalar e sua unidade no S. I. é o Volt (V). O
potencial elétrico é uma função de um ponto, nã
não
dependendo da presença de uma carga de prova
prova.
A Diferença de potencial entre dois pontos (VAB) ou d.d.p.
q E
entre dois pontos A e B representa a diferença matemática F
VA VB
VAB = VA − VB
entre o potencial do ponto A e o potencial do ponto B (VA -
VB). d
A superfície em que todos os pontos possuem o mesmo
potencial elétrico é denominada Superfície equipotencial
equipotencial. Esta relação só se aplica a um campo elétrico uniforme.
Se dois pontos pertencem a uma mesma superfície
equipotencial, a diferença de potencial entre eles é nula.
VAB = E ⋅ d
Para uma carga puntiforme as superfície equipotenciais sã são
esferas concêntricas à carga e para campos uniformes, as
superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de
força. Cap4-Corrente Elétrica
VC 1º Corrente Elétrica
VB
Q VA
VB VA A Corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas
dentro de um caminho fechado, que recebe o nome de
circuito elétrico. No caso de condutores metálicos, são os
elétrons que se “movimentam”, enquanto nas soluções
iônicas e nos gases ionizados há movimento de cargas
positivas (cátions) e negativas (ânions).
VB >VC = VA VB >VC = VA
A quantidade de carga elétrica ∆Q que atravessa uma seção
Como a força elétrica é conservativa, o seu trabalho só transversal do condutor por um determinado intervalo de
depende dos pontos de partida e chegada, independente da tempo ∆t determina a intensidade de corrente elétrica.
t
trajetória seguida pela carga elétrica. Se uma carga (q) é
jetória
transportada de um ponto A (potencial VA) até um ponto B i=∆Q/∆t
(potencial VB), o trabalho da força que transportou a carga
será a diferença entre a energia potencial inicial (A) e final Onde:
(B).
VB i é a intesidade da corrente elétrica.
∆Q é a quantidade de carga elétrica.
VA B ∆t é o intervalo de tempo.
q
A
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A unidade de medida utilizada para corrente elétrica é o
idade A resistência elétrica é uma característica não só de
Coulomb/segundo (C/s), esta unidade recebe o nome de resistores, mas também de todo condutor ou elemento que
ampère (A). conduza a eletricidade. Pode ser definida como a medida da
za
oposição à passagem da corrente elétrica. Medida em ohms
(Ω). O comportamento da resistência elétrica é descrito nas
.
duas leis de Ohm.
A 1a. Lei de Ohm diz que “a intensidade da corrente
elétrica que percorrer um resistor, a temperatura constante,
é diretamente proporcional à tensão (d.d.p.) entre seus
terminais”. O que significa dizer que a resistência elétrica
Convencionou-se, inicialmente que a corrente elétrica
se, de um resistor é constante a uma determinada temperatura,
correspondia ao deslocamento dos elétrons d cargas
das ou matematicamente:
positivas, do pólo positivo para o negativo, ou seja do
maior potencial para o menor (sentido convencional da V
corrente). Apesar de se descobrir que, na verdade, ocorre o
contrário, ou seja, o movimento de cargas negativas do i
=R ou
V = R ⋅i
pólo negativo para o positivo - do potencial menor para o
maior - (sentido real da corrente), o sentido adota
usualmente é os sentido convencional da corrente.
+- Graficamente, como a tensão é diretamente proporcional à
+- corrente, o gráfico V x i, será uma reta cuja inclinação é o
,
valor constante da resistência.
V(V)
Sentido convencional da corrente Sentido real da corrente
Os Elementos básicos de um circuito elétrico são: um
gerador de corrente elétrica (bateria, pilha), um recep ou
receptor
consumidor de energia elétrica (lâmpada, eletrodoméstico)
e um elemento condutor que os interliga (fio de cobre, α
i(A)
cabos de alta tensão).
R = tgα
O Gerador elétrico ou fonte é o elemento que transforma
outro tipo de energia em energia elétrica. A medida de sua
capacidade de transformação é a sua força eletromotriz ( f.
e. m. - ε ), que é a tensão fornecida por ela ao circuito. Ex.: Os Resistores que apresentam este comportamento previsto
pilha, bateria. Simbolizado em circuitos elétricos por: na 1ª lei de Ohm são denominados resistor ôhmicos. Os
resistores
ε resistores que não apresentam tal comportamento são
+ - denominados não-ôhmicos.
A 2a. Lei de Ohm diz que “a resistência elétrica (R) de um
O Resistor elétrico é um tipo de receptor muito comum, e
po condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento (
transforma energia elétrica em calor. Ex.: presente em l ) e inversamente proporcional à área de sua seção
lâmpadas, chuveiro e ferro elétrico. A medida dessa transversal (A)”. O fator de proporção é a resistividade
transformação pode ser realizada por meio de sua elétrica (ρ), característica de cada material. A expressão
),
resistência elétrica ( R ). matemática é:
ρ ⋅l
R=
R
Existem ainda outros elementos como os Dispositivos de
manobra que são elementos que permitem ou não a
A
passagem de corrente elétrica. Ex.: interruptores e chaves
2º Associação de Resistores
elétricas.
Na Associação em série, os resistores são ligados de forma
que a corrente passe somente por um caminho, possuindo a
omente
mesma intensidade em todos os resistores. Quando duas
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lâmpadas são ligadas em série, se uma queima, a outra
também se apaga. A resistência equivalente à associação é
a soma das resistências individuais, a intensidade da
P = V ⋅i
corrente elétrica da associação é a mesma de todos os
orrente
Unidade: watt (W)
resistores e a d.d.p. no resistor equivalente é a soma das
d.d.p. em cada resistor.
Efeito Joule é nome que recebe a transformação da energia
elétrica em calor nos resistores elétricos, através da
V V V dissipação de potência elétrica. É o que ocorre em
i i i
chuveiros, fornos elétricos e lâmpadas incandescentes. A
R R R potência dissipada pode ser determinada em fu função da
VE resistência elétrica do circuito.
i
RE
V2
P=
R E = R1 + R2 + R3 VE = V1 + V2 + V3 R
Como pode ser observado na equação acima, a potência
Na Associação em paralelo, os resistores são ligados de
, dissipada é inversamente proporcional à resistência elétrica.
forma a permitir caminhos independentes para a corrente Portanto, para aumentar a potência de um chuveiro elétrico,
elétrica. Quando duas lâmpadas são ligas em paralelo uma por exemplo, deve-se diminuir a sua r
se resistência elétrica,
funciona independente da outra, se uma queimar, a outra cortando-lhe um pedaço.
continua acesa. As ligações das residências são feitas em
paralelo para permitir o funcionamento independente de 4° Energia Elétrica
vários aparelhos. A resistência equivalente em paralelo é o
esistência
inverso da soma dos inversos das resistências individuais, a A Energia Elétrica pode ser definida como a capacidade
intensidade da corrente elétrica da associação é a soma da de trabalho de uma corrente elétrica Como toda Energia, a
elétrica.
intensidade da corrente elétrica de cada resistor e a d.d.p no energia elétrica é a propriedade de um sistema elétrico que
resistor equivalente é igual à d.d.p. entre em cada resistor.
.p. permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de
R1 várias formas. O que chamamos de “eletricidade” pode ser
i1 V entendido como Energia Elétrica se, no fenômeno descrito
endido
R2 a eletricidade realiza trabalho por meio de cargas elétricas.
i2 V Eel = P. ∆t
R3
i3 V Onde:
Eel é a energia elétrica.
iE RE V P é a potência elétrica.
∆t é o intervalo de tempo.
R E = R1 + R2 + R3 Unidade: Joule (J)
iE = i1 + i2 + i3 Temos também que 1 kWh =3600000J
3º Potência Elétrica Cap5- Circuitos Elétricos
Por definição, Potência elétrica ( P ) é a quantidade de Alguns dispositivos de medidas elétricas:
trabalho realizado num determinado tempo. No caso da
corrente elétrica, é necessário um trabalho para transportar Os Dispositivos de controle e medida são utilizados para
as cargas elétricas de um ponto a outro do circuito. Como
e monitorar e medir a intensidade da corrente elétrica
o trabalho da força elétrica pode ser determinado em (amperímetro), a d.d.p do circuito (voltímetro) ou ambos
função da diferença de potencial entre dois pontos e a carga (galvanômetro).
transportada, outra expressão par se determinar a potência
elétrica é:
A V
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ε
+ - r ε =V + r ⋅i
Um circuito é chamado de Circuito simples quando a
corrente só possui um caminho a percorrer Em um circuito
percorrer.
como este a corrente elétrica é facilmente determinada pela
razão entre força eletromotriz e a soma da resistência total
Curto - Circuito ou equivalente do circuito com a resistência interna da
bateria.
Provoca-se um curto-circuito entre dois pontos de um
circuito R
circuito quando esses pontos são ligados por um condutor ε
de resistência desprezível. i i i=
Por Conseqüência, Va=Vb.
R+r
r ε
Sempre que dois pontos de um circuito tiverem o mmesmo
potencial, eles poderão ser considerados coincidentes em
um novo esquema do mesmo circuito. Ponte de Wheatstone
Gerador
Nesta seção serão dados algumas informações
complementares sobre os elementos e o funcionamento de
um circuito elétrico.
Já foi dito que todo circuito necessita de um gerador, que é
ircuito
um dispositivo que fornece energia às cargas para que se
movimentem no circuito elétrico.
Temos que se Uac=Udb e Ua
Uad=Ucb, a corrente que passa
Um Gerador ideal é aquele que não possui resistência por CD é zero.
interna, possui rendimento total, o que quer dizer que ele
transforma totalmente a energia não elétrica que recebe em
talmente Cap6-Eletromagnetismo
energia elétrica sem dissipar calor. Para um gerador ideal, a
força eletromotriz (ε)de seu funcionamento é
)de 1º Conceitos Básicos
numericamente igual à tensão fornecida entre os seus
terminais (V). O eletromagnetismo é o ramo da física que estuda os
fenômenos relacionados à atração de metais e imãs e a
ε
+ - ε =V relação entre esses fenômenos e a eletricidade.
São denominados Imãs naturais os corpos que podem
atrair, em seu estado natural, pedaços de ferro e metais
ferrosos. Estes materiais são constituídos basicamente de
Um Gerador real é aquele que possui resistência interna
e uma substância conhecida como magnetita (óxido de ferro).
(r), e rendimento inferior a 100%, o que corresponde a Um imã natural pode se desmagnetizar por v vibrações
dizer que ele não transforma totalmente a energia não (marteladas) ou por aquecimento. A temperatura em que o
elétrica que recebe em energia elétrica, dissipando parte imã se desmagnetiza é denominado ponto curie e vale cerca
dela em forma de calor. Para um gerador real, a força de 585ºC.
eletromotriz (ε)de seu funcionamento é numericamente
)de
igual à tensão fornecida entre os seus terminais (V) mais a São denominados materiais ferromagnéticos os materiais
energia dissipada em forma de calor (r.i). que são atraídos pelos imãs, como o ferro, níquel, cobalto e
algumas ligas desses metais. Uma substância
s
ferromagnética pode se magnetizar por atrito num imã
natural com um movimento sempre no mesmo sentido.
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Este processo é denominado de imantação e gera Imãs no sentido norte-sul da Terra. A extremidade da bússola
sul
artificiais. que aponta para o norte e que serve como orientação é o
pólo norte deste imã. Uma consideração é importante se
Existem regiões do imã em que o magnetismo e a at atração fazer a respeito da bússola e dos demais imãs que se
dos materiais ocorre de forma mais intensa. Estas regiões orientam sempre no sentido norte
norte-sul terrestre. Por que isto
são denominadas Pólos magnéticos de um imã Os pólos de
imã. acontece. O pólo norte de um imã só é atraído por um pólo
.
um imã são dois e receberam nomes de acordo com a sua sul de outro imã, certo? Conclui então que no norte
Conclui-se
orientação quando livres na superfície da Terra. Um imã geográfico da Terra, para onde o pólo norte de uma bússola
suspenso, girando livremente, se orienta sempre na direção
te, é atraída, existe um pólo sul magnético.
norte-sul terrestre. O pólo que se orienta para o norte
sul
geográfico da Terra é denominado de pólo norte magnético Consequentemente, no pólo sul geográfico da Terra existe
e o pólo que se orienta para o sul geográfico da Terra é um pólo norte magnético. A Terra é na verdade, um
denominado pólo sul magnético. gigantesco imã, com seu pólo norte magnético localizado
próximo ao seu sul geográfico ( costa da Antártida) e seu
pólo sul magnético localizado no seu norte geográfico
(nordeste do Canadá).
A origem do magnetismo terrestre ainda é um mistério.
m
Acredita-se que seja originando pelo núcleo da Terra que é
se
Sul geográfico Norte geográfico rico em materiais ferromagnéticos. No entanto, a
S N
temperatura no interior da Terra é superior ao ponto Curie,
onde nenhum material mantém suas caract
características
O Princípio da atração e repulsão dos pólos diz que pólos magnéticas.
de mesmo nome (iguais) se repelem e pólos de nome
contrário se atraem. Desta forma pólo norte atrai pólo sul e 2 ºCampo magnético dos ímãs
repele pólo norte e pólo sul atrai polo norte e repele pólo
sul. Assim como um corpo abandonado próximo a superfície a
superfície da Terra é atraído por ela, em virtude do seu
S N S N campo gravitacional e como uma carga elétrica (q)
próxima de outra carga (Q) de sinal oposto é atraída, em
virtude do seu campo elétrico; um material ferromagnético
é atraído numa determinada região ao redor de um imã.
S N N S
Esta região de influência do imã é denominado de campo
magnético e sua intensidade é medida em Teslas (T).
N S S N Por se tratar de uma grandeza vetorial, o campo magnético
é caracterizado por um vetor, o vetor indução magnética
(B). Por se tratar muitas vezes de regiões tridimensionais,
).
O Principio da inseparabilidade dos pólos diz que todo
parabilidade faz-se necessário adotar-se a seguinte convenção:
se
imã é completo: possui um pólo norte e um pólo sul. Ao se
partir um imã em várias partes, cada pedaço constituirá um
novo imã completo. Ao se partir um imã em dois pedaços, Vetor B Vetor B
por exemplo, tem-se dois novos imãs completos, com um
se
pólo norte e um pólo sul cada um deles. Entrando no papel Saindo do papel
Para se representar o campo magnético utilizam-se as
magnético,
N S linhas de indução, sempre orientadas do pólo norte para o
pólo sul. O vetor indução magnética possui a direção da
B
tangente às linhas de indução e o mesmo sentido delas.
B
N S
N S N S
S
Um imã pode ser fragmentado até chegar na molécula de N
magnetita, que continua sendo imã.Uma bússola é um imã,
ou melhor, uma agulha magnética, que sempre se orienta
Imã em forma
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O campo magnético não é criado somente por imãs, mas
também é criado por correntes elétricas ou cargas em A intensidade no interior do vetor indução magn
magnética no
movimento. Esta descoberta foi feita pelo físico centro da espira é dado por:
dinamarquês Hans Oersted que verificou
experimentalmente a mudança da orientação de uma µ0 ⋅i
bússola próxima a um circuito elétrico percorrido por uma B =
corrente elétrica. Esta experiência ficou conhecida como 2⋅R B
Experiência de Oersted.
O Campo magnético produzido por corrente elétrica pode i
ter várias configurações diferentes de acordo com a
situação e o formato do circuito percorrido pela corrente No caso de um campo magnético criado por um conjunto
elétrica. Nestes casos o sentido do campo magnético é dado de espiras não sobrepostas, conhecido como solenóide, a
pela regra da mão direita, com o polegar apontando o intensidade do campo é diretamente proporcional à
sentido da corrente, os demais dedos apontam o sentido do intensidade da corrente elétrica ( i ) e ao número de espiras
campo. (N) e inversamente proporcional ao comprimento da
)
bobina (L). No interior do solenóide se forma um campo
).
magnético uniforme e para determiná usa-se:
determiná-lo
L
µ0 ⋅ N ⋅ i B
B=
L
i
No caso de um campo magnético criado por um fio
retilíneo muito longo, a intensidade do campo é 3º Força Magnética
diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica
te
( i ) e inversamente proporcional à distância do fio ( d). As
linhas de indução são circunferências concêntricas ao fio e
o vetor indução magnética é tangentes a estas linhas.
i
i
µ0 ⋅i
B=
π
2 ⋅d d
B B
A constante µ0 é a permeabilidade magnética do meio em Da eletrostática, sabemos que uma carga de teste colocada
que se encontra o fio. No caso de o meio ser o vácuo, o em uma região de um campo elétrico fica submetida à ação
valor da constante é 4π x 10-7 T.m/A.
de uma força elétrica , em que é o vetor
No caso de um campo magnético criado por um fio circular campo elétrico em um ponto P.
ou espira, a intensidade do campo é diretamente
proporcional à intensidade da corrente elétrica ( i ) e
tensidade Uma carga colocada em um campo magnético fica
inversamente proporcional ao raio da espira ( As linhas
(R).
de indução são circunferências ao redor do fio e o vetor
indução magnética é tangentes a estas linhas. submetida a uma força magnética. Sendo o vetor
indução magnética num ponto P por onde passa a carga q
com velocidade v. E seja Ө o ângulo formado entre v e
, a força magnética é perpendicular ao campo eà
velocidade v.
i
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11. Pré-Vestibular Popular da UFF na Engenharia
ibular
A intensidade da força magnética é diretamente
proporcional a q, a , a v e a sen .
Em virtude de a força magnética ser perpendicular à
rça
velocidade, ela é uma resultante centrípeta. Isso significa
que a força magnética altera a direção da velocidade da
carga.
Movimento de Uma carga em um campo magnético
uniforme
Se uma partícula com carga q entrar num camp magnético
campo
uniforme, ,paralelamente ás linhas de campo, a força
magnética que atua sobre ela é nula, o que implica uma
tua
força resultante nula, uma vez que admitim que não
admitimos
existem campos gravitacionais ou elétricos nesta região
onde a partícula está, o que leva a concluir que a
ue
velocidade, , da partícula seja constante, deslocando
deslocando-se
esta com movimento retilíneo uniforme, paralelamente ás
,
linhas de campo.
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