fÍsica 3º ano prof. nelson bezerra ensino mÉdio prof ...€¦ · 3º ano ensino mÉdio. unidade...

FÍSICA PROF. NELSON BEZERRA

PROF. WILLIAM COSTA3º ANOENSINO MÉDIO

Unidade IIIEnergia: transformação e conservação

CONTEÚDOS E HABILIDADES

2

Aula 15.1ConteúdoCampo magnético numa espira de corrente e num solenoide

CONTEÚDOS E HABILIDADES

3

HabilidadeCalcular o campo magnético de uma espira de corrente e de um solenoide.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

4

Características da força magnética sobre uma carga em movimento no interior de um campo magnético uniforme:

Intensidade: é dada pela expressão:

F = |q| . v . B . senθ

REVISÃO

5

Direção e sentido: é dado pela regra da mão esquerda.A força magnética que age sobre a carga móvel é sempre perpendicular ao plano formado pelos vetores v e B.

F

B

v

REVISÃO

6

Quando o ângulo for 00 ou 1800 a força magnética será nula, ou seja, quando a carga for lançada horizontalmente à direção do campo magnético a força será zero.

q > 0 q > 0

θ θ = 180ºθO=

V V

B B

REVISÃO

7

Quando o ângulo θ for 900 a intensidade da força magnética será máxima, pois nesse caso o valor do seno do ângulo θ será máximo.

Onde θ = 90º, sendo v perpendicular a B.Sendo sen90º = 1,

resultará Fm = q . v . B ≠ 0

q X Fm

V B

REVISÃO

8

A trajetória da carga dentro do campo magnético será uma trajetória circular:

REVISÃO

9

Cite um exemplo do uso de um solenoide na sua comunidade.

DESAFIO DO DIA

10

Campo magnético criado por uma corrente numa espira circularA figura ao lado é de uma espira circular de centro O e raio R, percorrida por uma corrente de intensidade i.

o vetor campo magnético B, localizado no centro O da espira, é perpendicular ao plano da espira e tem seu sentido obtido pela regra da mão direita, pois depende do sentido da corrente.

AULA

11

A intensidade do campo magnético no centro da espira é calculada pela expressão:

Onde:B é a intensidade do campo magnético;μ é a permeabilidade magnética do meio(no vácuo, μo = 4π . 10-7 T.m/A).i é a Intensidade da corrente elétrica que percorre o fio.R é a distância do fio até o ponto onde se quer calcular o campo.

B =μ . i

2 . R

AULA

12

Exemplo 1Determine a intensidade do campo magnético que atua no centro de uma espira circular de raio 20π cm, percorrida por uma corrente elétrica i = 20A. Adote μo = 4π . 10-7 T.m/A.

AULA

13

Solução:

B =

B =

B = 200 . 10-7 T ou B = 2,0 . 10-5 T

μ . i

4π . 10-7 . 20

2 . R

2 . 0,2π

AULA

14

Campo magnético de um solenoideUm solenoide é constituído por um fio metálico enrolado no formato de uma hélice cilíndrica. Ao ser atravessado por uma corrente elétrica, cria um campo magnético cujas linhas são mostradas na figura:

AULA

15

Na física chamamos de solenoide todo fio condutor longo e enrolado de forma que se pareça com um tubo formado por espiras circulares igualmente espaçadas. Este condutor também pode ser chamado de bobina chata.

AULA

16

Campo magnético em um solenoide 1

AULA

17

A figura abaixo nos mostra um solenoide percorrido por uma corrente elétrica i e de comprimento L.

AULA

18

Campo magnético em um solenoide 2

AULA

19

Solenoide

AULA

20

O campo magnético gerado em um solenoide possui as seguintes características:

• No interior do solenoide consideramos o campo magnético como sendo uniforme, portanto, as linhas de indução são paralelas entre si.

AULA

21

• Quanto mais comprido for o solenoide, mais uniforme será o campo magnético interno e mais fraco o campo magnético externo.

AULA

22

• O módulo, isto é, a intensidade do campo magnético no interior de um solenoide é obtido através da seguinte equação:

• Onde: μ é a permeabilidade magnética do meio no interior do solenoide e N/L representa o número de espiras por unidade de comprimento do solenoide.

B = μ . N

L. i

AULA

23

• A direção do vetor indução magnética é retilínea e paralela ao eixo do solenoide.

• O sentido é obtido através da regra da mão direita.

AULA

24

• Como existe um campo magnético no interior do solenoide, podemos dizer que as extremidades de um solenoide são seus polos.

AULA

25

• As aplicações práticas de um solenoide são inúmeras, dentre elas podemos destacar:

AULA

26

• Válvula solenoide para vapor:

AULA

27

• Válvula solenoide para a passagem de água ou ar:

AULA

28

• Solenoide Rotativo (motor de arranque).

AULA

29

• Eletroválvula

AULA

30

Exemplo 2Um solenoide de 0,5π metro de comprimento contém 500 espiras e é percorrido por uma corrente de 10A. Determinar a intensidade do vetor campo magnético no interior do solenoide. Adote μ0 = 4π.10-7 T.m/A.

AULA

31

Solução:Dados:L = 0,5 mN = 500 espirasi = 10 Aμ0 = 4π.10-7 T.m/A

AULA

32

Solução:B = μ = .

B = 4π . 10-7

B =

500

B=20000 . 10-7

B = 40000 . 10-7

B = 4,0 . 10-3 T

0,5π

0,5

. . 10

N

L. i

AULA

33

1. Uma espira circular de raio r = 2,0π cm é percorrida por uma corrente elétrica i = 10A. Calcule a intensidade do vetor campo magnético no interior da espira. Dado:μ0 = 4π.10-7 T.m/A.

2. Um solenoide possui 600 espiras e é percorrido por uma corrente elétrica i = 20A. Sabendo que o comprimento do solenoide é de 0,2π m e que μ0 = 4π.10-7 T.m/A, calcule a intensidade do vetor campo magnético no interior do solenoide.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

34