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Estudo sobre Campo Magnético

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Pe Gil Medeiros
Pe Gil Medeiros

O documento descreve os principais conceitos de magnetismo, incluindo a descoberta dos imãs naturais, as propriedades dos pólos magnéticos, a interação entre imãs, a invenção da bússola, o campo magnético da Terra, o campo magnético gerado por correntes elétricas segundo a experiência de Oersted, e como calcular a intensidade do campo magnético em fios condutores, espirais e solenóides.

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MAGNETISMOMAGNETISMO Fenômenos MagnéticosFenômenos Magnéticos Capítulo 13Capítulo 13 Professora Patrícia – III ano EM 2008 COLÉGIO SANTO AMÉRICO
Descoberta dos ImãsDescoberta dos ImãsDescoberta dos ImãsDescoberta dos Imãs Os gregos descobriram na região onde hoje chamamos de Turquia, um minério com capacidade de atrair ferro e outros minérios semelhantes. Pedaços de magnetita encontradas na natureza são chamados de imãs naturais. Estes imãs naturais são constituídos por óxido de ferro (Fe3O4) e manifestam propriedades naturais que chamamos de fenômenos magnéticos.
Os imãs possuem dois pólos: NORTE e SUL Estes pólos Norte e Sul são capazes de atrair ferro e outros materiais como o aço, cobalto e níquel Os imãs possuem dois pólos: NORTE e SUL Estes pólos Norte e Sul são capazes de atrair ferro e outros materiais como o aço, cobalto e níquel
Interação entre os pólos de um imãInteração entre os pólos de um imã Os pólos iguais se repelem e os pólos opostos se atraem
O “imã” é indivisível!O “imã” é indivisível!O “imã” é indivisível!O “imã” é indivisível! Na verdade, os imãs podem ser divididos, mas sempre haverá dois pólos magnéticos (Norte e Sul), ou seja, os pólos dos imãs são inseparáveis!
A BússolaA Bússola Suspendendo-se livremente um imã em barra, ele gira até assumir, aproximadamente ,a direção norte-sul geográfica. Essa propriedade nos permite verificar a existência do campo magnético terrestre e propiciou aos chineses a invenção da bússola (agulha magnética). A BússolaA Bússola Suspendendo-se livremente um imã em barra, ele gira até assumir, aproximadamente ,a direção norte-sul geográfica. Essa propriedade nos permite verificar a existência do campo magnético terrestre e propiciou aos chineses a invenção da bússola (agulha magnética).
As propriedades magnéticas da TerraAs propriedades magnéticas da Terra Descobriu-se que os imãs se orientam aproximadamente com o eixo norte-sul geográfico da Terra As propriedades magnéticas da TerraAs propriedades magnéticas da Terra Descobriu-se que os imãs se orientam aproximadamente com o eixo norte-sul geográfico da Terra
Campo MagnéticoCampo MagnéticoCampo MagnéticoCampo Magnético Define-se como campo magnético toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente elétrica ou em torno de um ímã. Seu sentido se dá do pólo Norte para o pólo Sul e tem direção perpendicular às linhas de indução.
Linhas de InduçãoLinhas de InduçãoLinhas de InduçãoLinhas de Indução Em um campo magnético, chama-se linha de indução toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vetor B e orientada no seu sentido. As linhas de indução são obtidas experimentalmente. As linhas de indução saem do pólo norte e chegam ao pólo sul, externamente ao ímã. Essas linhas de indução são representações da variação do campo magnético em uma certa região do espaço e são tangentes ao vetor campo magnético. Ver demonstração:http://phet.colorado.edu
Linhas de indução em um imã aLinhas de indução em um imã a partir de limalhas de ferropartir de limalhas de ferro Linhas de indução em um imã aLinhas de indução em um imã a partir de limalhas de ferropartir de limalhas de ferro
Campo Magnético criado por correnteCampo Magnético criado por corrente elétricaelétrica Campo Magnético criado por correnteCampo Magnético criado por corrente elétricaelétrica Experiência de Oersted: Oersted verificou em 1820 que ao aproximarmos uma agulha magnética a um fio condutor quando percorrido por uma corrente elétrica, ocorre desvio na agulha magnética. Em outras palavras, ele descobriu que uma corrente elétrica percorrendo um fio condutor cria um campo magnético. N S i
Experiência de OerstedExperiência de OerstedExperiência de OerstedExperiência de Oersted Representação esquemática da Experiência de Oersted Quando uma corrente passa por um fio condutor deflete a agulha magnética
Campo magnético criado em um fioCampo magnético criado em um fio CondutorCondutor Campo magnético criado em um fioCampo magnético criado em um fio CondutorCondutor Quando um fio condutor é percorrido por uma corrente elétrica, cria-se um campo magnético de tal forma que o vetor campo magnético é perpendicular ao plano que contém o fio.
Sentido das Linhas de CampoSentido das Linhas de Campo MagnéticoMagnético Sentido das Linhas de CampoSentido das Linhas de Campo MagnéticoMagnético O sentido das linhas de campo magnético é determinado pela regra da mão direita nº1. Ver demonstração:http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/maodireita/maodireita.htm Visto em perspectiva Visto de cima Visto de lado Grandeza orientada do plano para o observador (saindo do plano) Grandeza orientada do observador para o plano (entrando no plano)
Intensidade do Campo MagnéticoIntensidade do Campo Magnético num fio Condutornum fio Condutor Intensidade do Campo MagnéticoIntensidade do Campo Magnético num fio Condutornum fio Condutor d i B o .2 π µ ⋅ ⋅ = Onde: B: módulo do vetor campo magnético (T- Tesla) i: corrente elétrica ( A) d: distância perpendicular entre o fio condutor e o ponto P onde se encontra o vetor campo magnético (m) µ0: permeabilidade magnética no vácuo = 4π.10-7 T.m/A
Campo Magnético em uma espiraCampo Magnético em uma espira circularcircular Campo Magnético em uma espiraCampo Magnético em uma espira circularcircular Considerando uma espira circular, temos que as linhas de campo entram por um lado da espira e saem pelo outro, conforme a regra da mão direita nº1. Visto em perspectiva Corrente no sentido Corrente no sentido anti-horário horário
Intensidade do campo magnéticoIntensidade do campo magnético numa espiranuma espira Intensidade do campo magnéticoIntensidade do campo magnético numa espiranuma espira A intensidade do campo magnético numa espira também pode ser determinada pela Lei de Biot- Savart: R i B o ⋅ ⋅ = 2 µ Onde: B: módulo do vetor campo magnético no centro da espira (T) i: corrente elétrica ( A) R: raio da espira (m) µ0: permeabilidade magnética no vácuo = 4π.10-7 T.m/A
Campo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóide • O solenóide é um dispositivo em que um fio condutor é enrolado em forma de espiras não justapostas. • O campo magnético produzido próximo ao centro do solenóide (ou bobina longa) ao ser percorrido por uma corrente elétrica i , é praticamente uniforme (intensidade, direção e sentido constantes). Esta característica nos permite analisar o solenóide como um imã.
Linhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um Solenóide N S O solenóide se comporta como um ímã, no qual o pólo sul é o lado por onde “entram” as linhas de indução e o lado norte, o lado por onde “saem” as linhas de indução. (novamente podemos usar a regrada mão direita nº1 nesta determinação)
Intensidade do vetorIntensidade do vetor BB no interior dono interior do solenóidesolenóide Intensidade do vetorIntensidade do vetor BB no interior dono interior do solenóidesolenóide • A intensidade do campo magnético pode ser determinada pela Lei de Ampére: L i i Onde: B: módulo do vetor campo magnético (T) i: corrente elétrica ( A) N: nº de espiras L: comprimento do solenóide (m) µ0: permeabilidade magnética no vácuo = 4π.10-7 T.m/A L iN B o ⋅ = µ.
Endereços relacionados:Endereços relacionados: http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/maodireita/maodireita.htmhttp://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/maodireita/maodireita.htm http://www.fap.if.usp.br/~vannucci/animacoes.htmlhttp://www.fap.if.usp.br/~vannucci/animacoes.html http://phet.colorado.eduhttp://phet.colorado.edu

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  • 18. Campo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóideCampo magnético em um solenóide • O solenóide é um dispositivo em que um fio condutor é enrolado em forma de espiras não justapostas. • O campo magnético produzido próximo ao centro do solenóide (ou bobina longa) ao ser percorrido por uma corrente elétrica i , é praticamente uniforme (intensidade, direção e sentido constantes). Esta característica nos permite analisar o solenóide como um imã.
  • 19. Linhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um SolenóideLinhas de Indução em um Solenóide N S O solenóide se comporta como um ímã, no qual o pólo sul é o lado por onde “entram” as linhas de indução e o lado norte, o lado por onde “saem” as linhas de indução. (novamente podemos usar a regrada mão direita nº1 nesta determinação)
  • 20. Intensidade do vetorIntensidade do vetor BB no interior dono interior do solenóidesolenóide Intensidade do vetorIntensidade do vetor BB no interior dono interior do solenóidesolenóide • A intensidade do campo magnético pode ser determinada pela Lei de Ampére: L i i Onde: B: módulo do vetor campo magnético (T) i: corrente elétrica ( A) N: nº de espiras L: comprimento do solenóide (m) µ0: permeabilidade magnética no vácuo = 4π.10-7 T.m/A L iN B o ⋅ = µ.