347a em condutor) - ismaelfisica.files.wordpress.com · regra do tapa. se a carga q for positiva,...
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Verdadeiro ou Falso
1) O polo norte da agulha magnética de uma bússola aponta para o polo norte geográfico daTerra.Falso: O polo norte magnético de uma bússola aponta para o norte geográfico daTerra, mas não especificamente para o polo norte geográfico.
2) A Terra se comporta como um grande ímã. O norte geográfico se comporta como umpolo sul magnético e o sul geográfico se comporta como um polo norte magnético.
Verdadeiro.
4) O polo norte magnético e o polo sul geográfico da Terra são coincidentes.Falso: O polos norte magnético e sul geográfico da Terra não ficam no mesmo lugar.
3) Algumas substâncias, mesmo imantadas, perdem suas propriedades magnéticas atemperaturas abaixo de zero.
Verdadeiro.
5) Dentro da Terra, as linhas de indução magnética vão do norte geográfico ao sulgeográfico.Verdadeiro.7) Partículas provenientes do vento solar e a poeira espacial são canalizadas pelo campomagnético terrestre, e os impactos com a alta atmosfera resultam na aurora boreal/austral.
Verdadeiro.
A direção do vetor campo magnético � em umponto do espaço é a direção de uma agulhamagnética ali colocada. O sentido do vetor � é osentido para o qual o polo norte da agulhaaponta.
Em um campo magnético uniforme,o vetor campo magnético tem amesma direção, o mesmo sentido eo mesmo módulo em todos ospontos. As linhas de indução de umcampo magnético uniforme sãoparalelas e igualmente espaçadas.
O vetor campo magnético �, em um ponto doespaço, é tangente (paralelo) à linha de induçãonaquele ponto.
Oersted verificou, em 1820, que uma agulha magnética se orienta perpendicularmente a umfio no qual passa uma corrente elétrica. Foi a primeira evidência de que a eletricidade e omagnetismo estão relacionados.
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Se uma partícula com velocidade � e eletrizada com carga �for lançada em um campo magnético �, então ela sofreráuma força magnética �. Verifica-se que
onde � é o ângulo entre � e �.
�
�
�
� ∝ � � ∝ ��,� ∝ �
50
Em outras palavras,
e essa constante é, por definição, o módulo de �, ou seja,
ou
� ∝ � � ��
�
� � �� = ������,
ou
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A força magnética � é perpendicular a � e perpendicular a �, ou seja, é perpendicular ao plano determinado por � e �.
52
Para determinar o sentido da força magnética, vamos usar a
regra do tapa. Se a carga q for positiva, use, com a mão
direita, a seguinte regra: o polegar indica o sentido do
vetor �, o dedo médio indica o sentido de �, e o vetor força magnética � sai da palma da
mão.
BF
v
53
Caso a carga q seja negativa, utilize a mão esquerda. Para decorar essa regra, lembre que há mais destros e menos
canhotos.
��
�- +
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Em suma:
Se uma partícula com carga � passa com velocidade � em umponto onde há um campo magnético � então ela sofrerá umaforça magnética �, sendo que
• Módulo: � = � � � �� onde � é o ângulo entre � e �;• Direção: � é perpendicular a � e a �;• Sentido: regra do tapa utilizando mão direita para cargas
positivas e mão esquerda para cargas negativas.
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Propriedades:
• Uma partícula neutra (� = 0) não sofre força magnética,independentemente da sua velocidade.
• Uma partícula em repouso ( � = 0 ) não sofre forçamagnética, independentemente da sua carga elétrica.
• A força magnética é máxima quando �� = 1, ou seja,quando � = 90° (v perpendicular a B).
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Propriedades:
• Se o ângulo entre � e � for zero ou 180° então �� = 0 eportanto � = 0. Em outras palavras, o campo magnéticonão atua em uma carga que se move paralelamente a �.
�
�
�
�
Força magnética nula� = �°
Força magnética nula� = ���°
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Propriedades:
• O trabalho realizado pela força magnética é dado por� = � · � = � ���� . Como � é paralelo a � e � éperpendicular a �, temos que � é perpendicular a � eportanto � = 0 sempre. Em outras palavras, a forçamagnética não contribui para a energia de uma partícula.Enquanto campo elétrico provoca força tangencial quepode aumentar ou diminuir a velocidade e a energia dapartícula, o campo magnético provoca força centrípetaque pode somente mudar a direção e o sentido davelocidade, sem alterar seu módulo.
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Unidades fundamentais do Sistema Internacional
Grandeza Unidade
massa quilograma (kg)
tempo segundo (s)
comprimento metro (m)
temperatura termodinâmica kelvin (K)
quantidade de matéria mol
corrente elétrica ampère (A)
intensidade luminosa candela (cd)
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Algumas unidades derivadas
Grandeza Unidade
velocidade m/s
frequência Hz = 1/s
momento kg m/s
força N = kg m/s²
energia J = N m = kg m²/s²
carga elétrica C = A s
diferença de potencial V = J/C = kg m²/(s³ A)
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Sabemos que � =!
" # $%& '. Portanto
� =[�]
� � [�θ]=
*
+ ·,�
� =*
+� · ,
=*
- · ,= .ou
Por outro lado, também usaremos, por razões a serementendidas tempestivamente,
� =�/
,²= . onde 1 �/ = 1 1/2
Onde � significa “a unidade de B” e
1 . = 1 ��3�
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Um vetor que entra perpendicularmente na folha de papelserá denotado por
E um vetor que sai perpendicularmente da folha de papelserá denotado por
Pense em um dardo se aproximando e se afastando.
⨂ ⨀
62
1) Próton com velocidade para a esquerda, campo magnéticoentrando na folha.
BFUsando a mão direita, vemos que a força é para baixo.
2) Elétron com velocidade para a direita, campo magnéticopara baixo.
B
FUsando a mão esquerda, vemos que a força está saindo dafolha.
v
v
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1) Neutron com velocidade para a direita, campo magnéticoentrando na folha.
BNão há força magnética pois a carga elétrica é nula.
2) Pósitron com velocidade para a direita sofre uma forçamagnética para cima.
B
FUsando a mão direita, vemos que o campo magnético está entrando na folha.
v
v
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1) Elétron em um campo magnético para baixo sofre umaforça saindo da folha.
BUsando a mão esquerda, vemos que a velocidade é para a direita.
2) Próton com velocidade para cima em um campomagnético para baixo.
F
Não há força magnética pois v e B são antiparalelos (� =180°)
v B
v
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Uma partícula com carga positiva é lançadaperpendicularmente a um campo magnético que estáentrando na folha do papel.
A força magnética éperpendicular a � e atua comoforça centrípeta, sem alterar omódulo da velocidade.
A trajetória será, portanto, umacircunferência, e o movimento dapartícula será circular uniforme.
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A força centrípeta é igual a
� = ,�²
8,
onde 8 é o raio da trajetória e , é a massa da partícula. Por outro lado, temos
� = ���� 90° = ���,e portanto
,�²
8= ���,
ou seja, o raio da trajetória será
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A frequência 9 é dada por 1/., e portanto
obs: . = �, 9 = ��3���/�
Uma volta completa tem comprimento C = 2=8. Como avelocidade é �, o tempo . gasto para uma volta, chamado deperíodo, será
. =+
�=
2=8
�=
2=
�
,�
��,
ou seja,
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Considere um fio de comprimento >, percorrido por umacorrente ? , colocado perpendicularmente a um campomagnético uniforme B.
A corrente convencional éconstituída por cargaspositivas móveis. Cada cargaé submetida a uma pequenaforça magnética @ comsentido dado pela regra dotapa com a mão direita.
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Atuará no condutor, portanto, uma força resultante �, que é a soma vetorial das forças @.
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Sendo � a carga de cada partícula móvel e � sua velocidade, a força 9 em cada partícula será dada por
9 = ���� 90° = ���.Supondo que haja * cargas móveis no condutor, como todos os @ têm o mesmo sentido, temos
� = *9 = *��� = � *� �.Sendo *� a carga total no condutor e ∆� o tempo para a carga passar pelo condutor, então a corrente ? é dada por
? =*�
∆�,
ou seja, *� = ?∆�.
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Por outro lado, temos claramente
� =>
∆�,
e portanto
� = � *� � = � ?∆�>
∆�,
ou seja,� = �?>.
Se o condutor formar um ângulo � com �, teremos
Note que fio paralelo ao campo implica em força nula.