aula 5 - 18nov - cpo mag em espira, solenoide · 84 [email protected] materiais...
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Agulhas magnéticas ao redor de um condutor perpendicular à folha(cuja corrente sai da folha) se posicionam da maneira mostradaabaixo e mostram o sentido do campo magnético em cada ponto, oque mostra que as linhas de indução nesse condutor retilíneo sãocirculares e têm sentido anti-horário.
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Caso o sentido da corrente seja invertido (entrando na folha), aslinhas de indução continuam com a mesma forma mas o vetorcampo magnético muda de sentido.
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Para determinar o sentido de �, use a regra da mão direita (ouregra de Ampère), de acordo com a qual o polegar da mão direita,disposto ao longo do condutor, e indica o sentido da corrente, enesse caso os demais dedos, envolvendo o condutor, indicarão osentido das linhas de indução.
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Quanto ao módulo de �, verifica-se que
1) B é diretamente proporcional à corrente � no fio (� ∝ �)
2) B é inversamente proporcional à distância � (� ∝ 1/�)
Em outras palavras,
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Uma espira circular é um condutor em forma de circunferência.Uma agulha magnética no centro de uma espira na qual passa umacorrente elétrica � se orienta conforme a figura abaixo. Utiliza-semais uma vez a regra de Ampère para determinar o sentido docampo magnético no centro da espira.
Nesse caso, temos � ∝ � , bemcomo � ∝ 1/�, onde � é o raio daespira, e portanto
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Solenoide (tipo de bobina) é um condutor enrolado de modo aformar um conjunto de espiras sucessivas e praticamentecirculares.
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Fazendo passar uma corrente pelo solenoide, verifica-se que aslinhas de indução são semelhantes àquelas de um ímã em forma debarra. O Solenoide tem as mesmas propriedades magnéticas de umímã e portanto constitui um eletroímã.
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Para determinar o sentido do campo magnético no interior dosolenoide, basta utilizar mais uma vez a regra de Ampère.
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Verifica-se que o campo magnético é uniforme em pontos nointerior do solenoide. Observa-se também que � é proporcional àcorrente �, proporcional ao número de espiras e inversamenteproporcional ao comprimento � do solenoide:
� ∝ � � ∝ � ∝ 1/�
Definimos � como o número de espiras por unidade decomprimento: � = /�, e desse modo
� ∝ � � ∝ �
e portanto
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Os casos anteriores foram analisados com os condutores situados noar (a diferença entre ar e vácuo é insignificante). Ao inserimos umcondutor em um meio material, haverá modificação do campomagnético.
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Lembre que um material imantado tem seus ímãs elementaresordenados. Desse modo, o campo magnético em torno do fio éalterado pois há imantação do meio e o novo campo magnético éuma superposição do campo criado pela corrente e do campo criadopela imantação do material.
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A maioria dos materiais na natureza provocam pequena alteração nocampo magnético, como o papel, cobre, alumínio, chumbo etc..Podemos separar esses materiais em dois grupos distintos:
Materiais paramagnéticos: na presença de um campo magnético,se imantam de modo a aumentar o valor do campo no espaço (ímãselementares se orientam no mesmo sentido do campo aplicado).Exemplos são o alumínio, o magnésio, a platina e o sulfato de cobre.
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Materiais diamagnéticos: na presença de um campo magnético,têm seus ímãs elementares orientados em sentido contrário ao docampo aplicado, e fazem com que o campo resultante seja menor doque o inicial. Exemplos são a água, o cobre, o bismuto, a prata e oouro.
Há outros materiais, entretanto,chamados materiais ferromagnéticosque são um pequeno grupo desubstâncias que, ao serem colocadas emum campo magnético, se imantamfortemente e o campo magnéticoresultante é muitas vezes maior eu ocampo aplicado. Exemplos são o ferro, oníquel e o cobalto. Esses materiais são,por exemplo, constituintes do eletroímã.
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Uma barra de ferro (substância ferromagnética) é atraída por umímã pois os ímãs elementares ficam alinhados no sentido do campoaplicado. Por outro lado, uma barra de bismuto (substânciadiamagnética) é repelida por um ímã pois seus ímãs elementares seorientam no sentido contrário ao campo aplicado.
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Uma barra de ferro se imanta em um campo magnético mas não sedesmagnetiza totalmente ao ser retirada, e essa característica échamada de histerese magnética. Materiais, como o açotemperado, que têm histerese muito alta, são usados para fazer ímãspermanentes.