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X SAIR

MAGNETISMO

X SAIR

Fenômenos magnéticosCO

RD

ELIA

MO

LLO

Y/S

CIE

NC

E P

HO

TO L

IBR

AR

Y

X SAIR

ÍmãsOs ímas podem ser naturais (magnetita Fe3O4) ou artificiais.

1 Fenômenos magnéticos

JOEL

AR

EM/P

HO

TO R

ESEA

RC

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S /

LATI

NS

TOC

K

AN

DR

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BER

T P

HO

TOG

RA

PH

Y/S

CIE

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HO

TO L

IBR

AR

Y/L

ATI

NS

TOC

K

Apresentador

Notas de apresentação

Professor: à esquerda, cristal de magnetita; à direita, ímãs naturais e artificiais.

X SAIR

Polos do ímã


VIK

AS

UH

/SH

UTT

ERS

TOC

K

VIE

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TOC

K/A

LAM

Y/O

THER

IM

AG

ES

Apresentador


.

X SAIR

ATRAÇÃO E REPULSÃO

X SAIR

INSEPARABILIDADE DOS POLOS


NÃO EXISTE O MONOPOLO MAGNÉTICO

Apresentador


Professor: a figura de baixo mostra que, mesmo quebrando o ímã em várias partes, cada uma continuará apresentando dois polos, um norte e um sul.

X SAIR

MAGNETISMO TERRESTRE


Apresentador


Professor: a Terra comporta-se como um grande ímã. O eixo magnético da Terra não coincide com o eixo geográfico e, por isso, a agulha da bússola não aponta exatamente para o norte geográfico, mas para uma posição um pouco deslocada. Na figura da direita ilustra-se a diferença d entre os polos terrestres e os polos magnéticos. Os polos norte e sul magnéticos são opostos aos polos de mesmo nome geográficos (figura à esquerda).

X SAIR

Magnetismo na natureza

Ferro magnéticos ( Fe, Ni , Co etc)

X SAIR

Magnetização


Apresentador


Professor: na figura da esquerda, o prego ainda não está imantado. Isso só vai ocorrer quando o ímã (permanente) tocar uma de suas extremidades (figura da direita).

X SAIR

Paramagnéticos( Al, Cr , Pt etc)

Atração MUITO fraca

Diamagnéticos( Au, Ag , Hg etc)

Repulsão MUITO fraca

X SAIR

Cartões com tarja magnética

A tarja magnética é uma fita de material plástico sobre a qual é depositada uma camada de material ferromagnético. Alinhando-se as sequências de ímãs elementares desse material, segundo um código preestabelecido, é possível armazenar informações.

2 Campo gerado por corrente elétrica

JAM

ES N

AZZ

/CO

RB

IS/L

ATI

NS

TOC

K

X SAIR

Vetor indução magnética ( linhas de indução )

No espaço ao redor de um ímã se estabelece um campo magnético, que pode ser representado por meio de linhas de campo magnético (linhas de indução).


X SAIR

Vetor indução magnética

O campo magnético é caracterizado pelo vetor indução magnética. No SI, a intensidade desse vetor é medida em teslas (T).


NR

T -S

CIT

ECH

-IM

AG

ES/A

LAM

Y/O

THER

IM

AG

ES

Apresentador


Professor: no exterior do ímã, o campo sai do polo norte e vai para o polo sul. No interior do ímã, o campo sai do polo sul e vai para o polo norte. Entre os polos de ímãs em forma de ferradura, as linhas de campo são paralelas, indicando que, nessa região, o campo magnético é uniforme.

X SAIR

O vetor indução magnética é sempre tangente as linhas de indução.

X SAIR

Já sabe responder?

É possível fazer a agulha da bússola não apontar para o norte?


DK

LIM

ITED

/CO

RB

IS/L

ATI

NS

TOC

K

Apresentador


Professor: sim. Uma corrente passando próxima de um fio de cobre faz a agulha oscilar, e ela assim deixa de apontar para o norte geográfico da Terra e passa a se alinhar com a direção do campo magnético resultante entre aquele criado pela corrente e o da Terra. Na foto, réplica da experiência de Oersted, que levou à descoberta desse fenômeno.

X SAIR

Campo gerado por corrente elétrica

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CO

RD

ELIA

MO

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NC

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HO

TO L

IBR

AR

Y

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A corrente elétrica produz campo magnético

O movimento de carga elétrica origina um campo magnético. Em um fio o campo surge em volta do fio.


Apresentador


Professor: a) com a chave aberta, a agulha da bússola alinha-se em direção ao norte geográfico da Terra; b) a chave foi fechada e circula no fio uma corrente no sentido anti-horário, desviando a agulha da bússola; c) o sentido da corrente inverteu-se, assim como o desvio da agulha da bússola.

X SAIR

Campo magnético criado por corrente em um condutor retilíneo

Regra da mão direita no 1 ou regra de Ampére:


Apresentador


Professor: se o polegar da mão direita, que envolve o condutor, apontar no sentido convencional da corrente, os demais dedos, ao se fechar sobre o fio, indicarão o sentido do vetor B.

X SAIR

Representação de vetores no espaço


X SAIR

X SAIR

Campo magnético criado por corrente em um condutor retilíneoAs linhas de campo produzidas pela corrente que passapor um condutor retilíneo são circunferências concêntricasao fio que se dispõem em um plano perpendicular ao eixo.


SC

IEN

CEP

HO

TOS

/ALA

MY

/OTH

ER I

MA

GES

Apresentador


Professor: a partir da montagem experimental mostrada na figura da esquerda, a limalha de ferro acompanha as linhas concêntricas do campo magnético em volta do condutor (foto da direita).

X SAIR

Campo magnético criado por corrente em um condutor retilíneoA intensidade do campo magnético B em um ponto P à distância d de um condutor retilíneo extenso (comprimento infinito) é dada por:*Lei de Biot-Savart*Lei de Ampere


Apresentador


Professor: a figura mostra que o vetor indução magnética B tem direção tangente às linhas de campo.

X SAIR

PERMEABILIDADE MAGNÉTICA DO MEIO


No vácuo

X SAIR

Campo magnético criado por corrente em umcondutor circular (espira)Módulo do vetor B no centro O de uma espira de raio R, percorrida por uma corrente elétrica i:

Um conjunto de n espiras circulares chama-se bobina chata. na bobina, a intensidade do campo magnético é dada por:


X SAIR

Campo magnético criado por corrente em umcondutor circular (espira)


REP

RO

DU

ÇÃ

O

Apresentador


Professor: à esquerda, a disposição da limalha de ferro configura as linhas do campo B em uma espira circular; à direita, as linhas de campo estão em um plano perpendicular ao da espira.

X SAIR

Campo magnético criado por corrente no interior de um solenoide

Intensidade do vetor indução magnética em um enrolamento de N espiras, constituindo um solenoide de comprimento l, percorrido por uma corrente elétrica i:


Apresentador


Professor: nas figuras, vemos que o solenoide, assim como um ímã de barra, possui polos norte e sul. Se aplicarmos a regra da mão direita, o polegar indicará o sentido do vetor indução magnética. O polo norte se alinha com a direção e o sentido de B.

X SAIR

Campo magnético criado por corrente no interior de um solenoide


REP

RO

DU

ÇÃ

O

Apresentador


Professor: no solenoide, diferentemente da bobina, o enrolamento se dá em forma de espiral e sua extensão não pode ser desprezada . As linhas de campo do vetor indução magnética assemelham-se àquelas de um ímã em forma de barra.

X SAIR

A corrente elétrica produz campo magnético

Os eletroímãs são ímãs temporários de magnetização induzida pela passagem da corrente elétrica.


PH

IL D

EGG

ING

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LAM

Y/O

THER

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SD

ALE

/ALA

MY

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MA

GES

Apresentador


Professor: à esquerda, prego, ao ser magnetizado pela corrente que circula no condutor, e passa a atrair objetos de ferro; à direita, guindaste levanta grande quantidade de ferro, atraído pelo campo magnético gerado no eletroímã.

X SAIR

Força magnética sobre condutor retilíneo percorrido por corrente elétricaConsiderando-se que a corrente elétrica atua em todo o condutor retílineo, a força magnética sobre o condutor será:

O ângulo α forma-se entre a direção da corrente elétrica i e a direção do vetor B.

4 Força magnética sobre um condutor retilíneo

Apresentador


Professor: a regra da mão direita no 2 também se aplica à força magnética em um condutor. Nesse caso, o polegar indica o sentido da corrente.

X SAIR

Força magnética entre condutores paralelos

Dois condutores retos e paralelos se atraem quando são percorridos por correntes de mesmo sentido, e se repelem quando são percorridos por correntes de sentido oposto. A força de atração ou repulsão entre eles é dada por:


Apresentador


Professor: na ilustração, condutores percorridos por correntes de mesmo sentido.

X SAIR

Força magnética sobre cargas elétricas em campo magnético uniforme

Módulo da força magnética:

Regra da mão direita no 2:

3 Força magnética sobre cargas elétricas em campo magnético uniforme

Apresentador


Professor: regra da mão direita no 2: o sentido da força magnética Fm depende do sinal da carga elétrica que sofre a ação do campo. Caso ela seja positiva, o sentido do “empurrão” ou “tapa” com a palma da mão indica o sentido da força. Em caso de carga negativa, a força Fm tem o mesmo sentido do “empurrão” ou “tapa” dado com o dorso da mão.

X SAIR

Carga elétrica em campo magnético uniforme

1o caso: partícula lançada com velocidade v paralela às linhas de indução do campo magnético.


Apresentador


Professor: quando o vetor B e o vetor v têm a mesma direção, o módulo de Fm será nulo, e a partícula terá movimento retilíneo uniforme.

X SAIR


2o caso: partícula eletrizada lançada com velocidade v, perpendicular às linhas de indução do campo magnético.


SC

IEN

CEP

HO

TOS

/ALA

MY

/OTH

ER I

MA

GES

Apresentador


Professor: se o campo B tem direção perpendicular àquela do vetor v, a força magnética Fm é de natureza centrípeta. Na foto, feixe de elétrons sob a ação de uma força magnética de natureza centrípeta. Os elétrons executam um MCU em seu trajeto, ionizando o gás existente na região e revelando sua trajetória.

X SAIR


3o caso: partícula lançada obliquamente às linhas de campo.


Apresentador


Professor: o lançamento de uma partícula com velocidade v obliquamente às linhas do campo magnético uniforme gera um movimento helicoidal.

X SAIR

Força magnética

Carga elétrica pontual em repouso gera campo elétrico e não gera campo magnético.

Carga elétrica pontual em repouso sofre ação do campo elétrico, mas não sofre ação magnética.

Carga elétrica pontual em movimento gera campo elétrico e magnético.

Carga elétrica pontual em movimento sofre ação do campo elétrico e do campo magnético, expressa por uma força elétrica e outra magnética.


Apresentador


Professor: resumo das considerações acerca do campo e da força magnética.

X SAIR


Sofre a ação de uma força magnética Fm, perpendicular à direção do vetor v.

O trabalho da força magnética será sempre nulo, pois a força e o deslocamento formam um ângulo de 90°.

A força magnética não modifica a energia cinética da partícula.

Os movimentos das cargas nesse tipo de campo são todos uniformes, pois a velocidade não varia.

Carga elétrica com velocidade v sob a ação exclusiva de um campo magnético uniforme:


X SAIR

INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

X SAIR

X SAIR

Uma corrente induzida surgirá em umaespira condutora fechada com umsentido tal que ela se oporá à variaçãodo campo magnético que a produziu.

X SAIR

X SAIR

LEI DE LENZhttps://youtu.be/99NSwEWlkXo

X SAIR

X SAIR

Aplicação da força magnética

Seletor de velocidadesSeleciona partículas com a mesma velocidade inicial, a partir de um feixe de partículas de mesma carga, lançadas em uma região de campo magnético.


Apresentador


Professor: a) em um seletor de velocidades, o campo elétrico E e o campo magnético B são ortogonais; b) a partícula com velocidade inicial de módulo v0 executará um movimento que poderá ser retilíneo uniforme, dependendo da resultante de forças sobre ela.

X SAIR


Espectrógrafo ou espectrômetro de massaDetermina a massa de íons por meio de seu movimento em uma região de campo magnético.


Apresentador


Professor: espectrógrafo de massa, no qual os íons são produzidos e acelerados praticamente a partir do repouso por uma diferença de potencial elétrico. A associação com um seletor de velocidades garante que todos os íons penetrem no dispositivo com a mesma velocidade. Como todos os íons têm mesma carga q, a diferença no raio da trajetória de cada um deles se deve à diferença de massa entre eles.

X SAIR


Maglevs: transporte por levitação magnéticaOs trens ultrarrápidos movem-se por meio de um sistema de ímãs supercondutores que fazem o veículo “levitar” em uma espécie de canaleta de concreto.


STE

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CO

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X SAIR

Já sabe responder?

Como uma esfera pode levitar?


IMA

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KER

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MY

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ER I

MA

GES

Apresentador


Professor: um gerador (pilha ou bateria) alimenta um eletroímã que atrai e sustenta a peça de ferro que está dentro do globo, mantendo-os em equilíbrio instável. Para que não haja risco de queda, um sensor modifica a corrente que passa pelo eletroímã, tornando-a menos ou mais intensa.

X SAIR

Força magnética sobre condutor retilíneo percorrido por corrente elétrica

Se um dos portadores de carga que constitui a corrente tem carga q e se desloca no interior do condutor com velocidade v, ele estará sujeito a uma força magnética:


X SAIR

Força magnética entre condutores paralelos

Um motor elétrico de corrente contínua funciona devida à rotação de uma espira percorrida por corrente elétrica e imersa em um campo magnético.


Apresentador


Professor: à esquerda, esquema de um motor elétrico simples de corrente contínua; à direita, comutador, cuja função é manter o sentido da corrente na espira, tornando o movimento contínuo.

X SAIR

Já sabe responder?

Em um automóvel, os fios dos faróis atraem os fios do rádio?


Apresentador


Professor: a circulação de corrente pelos fios gera campo magnético. A ação desses campos se manifesta por meio de uma força de natureza magnética, que atua nos fios. Trata-se de um par ação-reação. Assim, no fio do farol e no fio do rádio, aparece um par de forças que pode ser de atração ou de repulsão, dependendo do sentido da corrente em cada um deles.

X SAIR

Navegando no módulo

CO

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X SAIRNavegando no módulo

X SAIR

SEQUÊNCIA DIDÁTICA

Adaptação e consultoria: Professora Érica Souza MiguelRevisão: Lara Milani (coord.), Adriana B. dos Santos, Alexandre Sansone, Amanda Ramos, Anderson Félix, André Annes Araujo, Aparecida Maffei, David Medeiros, Greice Furini, Maria Fernanda Neves, Renata Tavares Diagramação: Adailton Brito de Souza, Gustavo Sanches, Keila Grandis, Marlene Moreno, Valdei Prazeres, Vicente Valenti

VÍDEOS

Palavra do AutorProdução: Estúdio Moderna ProduçõesEdição: 3D LOGIC

MULTIMÍDIAConsultoria: Professor Sidney BorgesEdição: Daniela Silva, Luciana Scuarcialupi, Raphael PradoProgramação: Andréa Bonette Ferrari Revisão técnica: Professor Marcelo de Hollanda Wolff Produção: Cricket DesignLocução: Núcleo de Criação

© 2008/2009, Grupo Santillana / Sistema UNOUso permitido apenas em escolas filiadas ao Sistema UNOTodos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida, de qualquer forma, em qualquer mídia, seja eletrônica, química, mecânica, óptica, de gravação ou de fotocópia, fora do âmbito das escolas do sistema UNO. A violação dos direitos mencionados constitui delito contra a propriedade intelectual e os direitos de edição.

GRUPO SANTILLANARua Padre Adelino, 758 – BelenzinhoSão Paulo-SP – Brasil – CEP 03303-904Vendas e Atendimento: Tel.: (11) 2790-1500Fax: (11) 2790-1501www.sistemauno.com.br FIM

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FÍSICA M.22MAGNETISMO

X SAIRENEM – FÍSICA M.22

1 A figura abaixo pode representar qualquer um dos campos com os quais convivemos, e pela figura apresentada, nessa região esse campo é uniforme.Pode representar o campo gravitacional tal como o terrestre; pode representar um campo elétrico; pode representar um campo magnético. Se uma partícula de massa m, carga negativa e velocidade , é lançada no interior deste campo, é verdadeiro dizer:

v

X SAIR

a) Se esse campo é gravitacional, a partícula desenvolverá um movimento retilíneo e uniforme para cima e depois um movimento retilíneo uniformemente acelerado para baixo, se pudermos desprezar a existência de forças dissipativas.b) Se esse campo é um campo elétrico exclusivamente, a partícula desenvolverá um movimento retilíneo uniformememnte retardado, ao longo da linha de campo, se pudermos desprezar a existência de forças dissipativas.c) Se esse campo for uma ação exclusivamente magnética, a partícula desenvolverá um movimento retilíneo e uniforme ao longo da linha de campo, se pudermos desprezar a existência de forças dissipativas.d) Se esse campo for o resultante da soma entre os vetores campo elétrico e campo magnético, a partícula desenvolverá um movimento elipsoide, para cima e para a esquerda, ou um movimento elipsoide para cima e ao mesmo tempo para dentro do plano, tudo isso se pudermos desprezar a existência de forças dissipativas.e) Se esse representar a soma dos vetores campo elétrico e campo gravitacional terrestre, a partícula desenvolverá um movimento retardado para cima, retardado para baixo, ou até permanecer em repouso, tudo isso se pudermos desprezar a existência de forças dissipativas.

ENEM – FÍSICA M.22

X SAIRENEM – FÍSICA M.22

RESPOSTA: C

a) Incorreta. A partícula desenvolveria um movimento retilíneo uniformemente retardado para cima e depois cairia em queda livre.b) Incorreta. Cargas negativas tendem a se deslocar na mesma direção e sentido contrário ao do campo elétrico. Nesse caso o movimento seria, livre de forças dissipativas, um movimento retilíneo uniformemente acelerado.c) Correta. Em um campo magnético, a força magnética depende do ângulo do vetor velocidade como o vetor campo magnético, então como este ângulo é nulo, a força magnética seria nula, e portanto o movimento será retilíneo e uniforme, desprezadas, é claro, ações dissipativas: . d) Incorreta. Não podemos somar vetores de naturezas diferentes. e) Incorreta. Não podemos somar vetores de naturezas diferentes.

Da mesma forma que escalarmente não podemos somar grandezas de unidades diferentes, aqui na soma vetorial, também não o podemos.

F = B . q .v . sen θ

Apresentador


Professor: essa questão está ligada à habilidade 17 da área de Ciências da Natureza da matriz de referência.

X SAIR

2 Um mágico pediu a um físico que o ajudasse a bolar uma mágica na qual um recipiente cheio de papel pintado com luz fluorescente pudesse ser tampado para cima a partir do centro de seu palco, no exato momento em que estivesse sob o canhão de luz, sem, é claro, o concurso de sua ação ou presença.O físico disse que ele poderia manter uma espira circular fixa de plano vertical sob luz do canhão no centro do palco e um balde ou similar, bastante leve. Este seria impulsionado por um fio invísivel pelo mágico a partir do canto do palco sob velocidade v. Dessa forma, tendo o recipente uma carga de determinado sinal, defronte à espira com corrente de movimento de determinado sentido ao longo de sua circunferência, o recipiente eletrizado deveria ser impulsionado, agora para cima, jogando o papel para cima sob as luzes e assim se concretizando a mágica. Simples, mas, se benfeito, eficaz.


Fio

A B

Recipiente

X SAIR

Para que a “mágica” dê resultado:a) Será necessário que a corrente na espira entre em A e saia por B, de forma a ter um movimento anti-horário, e a carga do recipente seja positiva. Dessa forma, há um campo magnético saindo do plano da espira que dará um “tapa” no recipiente para cima.b) Será necessário que a corrente entre por B e saia por A, perfazendo um sentido horário defronte à plateia. Dessa forma, tendo o recipiente carga negativa, seria impulsionado à maneira de um “tapa” para cima.c) Será necessário que o recipiente desenvolva, por movimento, um campo magnético e diante da espira faça uma ação de repulsão à espira que deve ter sentido anti-horário em sua corrente ao longo da circunferência. O recipiente deve ter cargas em movimento, não importando o sinal. A espira deverá ter carga positiva.d) Será necessário que a espira desenvolva um campo elétrico entre A e B, de tal forma que as cargas elétricas negativas do recipiente sejam impulsionadas para cima, se o campo for de B para A.e) São necessários dois campos elétricos. O da espira deve ser de B para A, e portanto a corrente deverá ser de B para A. O recipiente tendo carga positiva será repelido para frente e para o alto, despejando o papel fluorescente.


X SAIR

RESPOSTA: A

A letra b não é correta porque se o campo entra no plano da espira e a carga é negativa, o recipiente seria tampado para baixo por ação da força magnética e talvez não jogasse o papel de forma que a plateia pudesse observar.A letra c fala de um processo que dificilmente ocorreria, qual seja, se o recipiente é carga em movimento, tem naturalmente um campo magnético a ele associado. Mas esse campo interage com o campo gerado na espira através da força magnética que vai agir sob o recipiente, já que a espira é fixa. A repulsão entre os campos somente aconteceria se norte contra norte ou sul contra sul ocorresse, mas antes disso o balde seria defletido de alguma forma e isso a afirmação não especifica.Na letra d, a afirmação não observa que o campo elétrico é interno à espira e portanto não tem ação no exterior, a não ser magnética, o que a opção não especifica.A letra e também incorre no mesmo erro da letra d.


Apresentador



X SAIR

(Reprodução de questão-modelo elaborada pelo Inep)

3 A nanotecnologia está ligada à manipulação da matéria em escala nanométrica, ou seja, uma escala tão pequena quanto a de um bilionésimo do metro. Quando aplicada às ciências da vida, recebe o nome de nanobiotecnologia. No fantástico mundo da nanobiotecnologia, será possível a invenção de dispositivos ultrapequenos que, usando conhecimentos da biologia e da engenharia, permitirão examinar, manipular ou imitar os sistemas biológicos.

LACAVA, Z.; MORAIS, P. Nanobiotecnologia e saúde. Com Ciência. Reportagens.Nanociência & Nanotecnologia. Disponível em: <http://www.comciencia.br/reportagens/

nanotecnologia/nano15.htm>. Acesso em: 4 maio 2009.

Como exemplo da utilização dessa tecnologia na medicina, pode-se citar a utilização de nanopartículas magnéticas (nanoímãs) em terapias contra o câncer. Considerando-se que o campo magnético não age diretamente sobre os tecidos, o uso dessa tecnologia em relação às terapias convencionais é:

a) de eficácia duvidosa, já que não é possível manipular nanopartículas para serem usadas na medicina com a tecnologia atual.b) vantajoso, uma vez que o campo magnético gerado por essas partículas apresenta propriedades terapêuticas associadas ao desaparecimento do câncer.


X SAIR

c) desvantajoso, devido à radioatividade gerada pela movimentação de partículas magnéticas, o que, em organismos vivos, poderia causar o aparecimento de tumores.d) desvantajoso, porque o magnetismo está associado ao aparecimento de alguns tipos de câncer no organismo feminino como, por exemplo, o câncer de mama e o de colo de útero.e) vantajoso, pois se os nanoímãs forem ligados a drogas quimioterápicas, permitem que estas sejam fixadas diretamente em um tumor por meio de um campo magnético externo, diminuindo-se a chance de que áreas saudáveis sejam afetadas.

RESPOSTA: E


Apresentador



X SAIR

QUESTÕES ENEM

Elaboração: José Roberto Abramo

Revisão técnica: Rodrigo Liegel

Revisão: Lara Milani (coord.), Alexandre Sansone, André Annes Araujo, Débora Baroudi, Fabio Pagotto, Flávia Yacubian, Greice Furini, Luiza Delamare, Maria Fernanda Neves, Renata Tavares, Valéria C. Borsanelli

Diagramação: Adailton Brito de Souza, Gustavo Sanches, Keila Grandis, Marlene Moreno, Valdei Prazeres, Vicente Valenti

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