ciências da natureza e suas tecnologias - fÍsica ensino médio, 3ª série campo magnÉtico

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA

Ensino Médio, 3ª Série

CAMPO MAGNÉTICO

FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioCampo Magnético

APRESENTAÇÃO

Neste tópico, introduziremos o conceito de campo magnético e discutiremos as características do vetor indução magnética. Definiremos as linhas de indução e estudaremos o campo magnético dos ímãs. Falaremos da histórica experiência de Oersted que servirá de suporte para o estudo de campos magnéticos gerados por correntes elétricas. Ao final, discutiremos o campo magnético terrestre.

Que coisa!!! Trens que flutuam nos trilhos: como

isso é possível?



Ímãs são corpos que apresentam fenômenos notáveis, denominados fenômenos magnéticos, sendo os principais:

1. Atraem fragmentos de ferro (limalha). No caso de um ímã em forma de barra, os fragmentos de ferro aderem às extremidades, que são denominadas polo de ímã (1).

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http://proffred.files.wordpress.com/2009/09/3-13-campo-magnetico.pdf


2. Quando suspensos, de modo que possam girar livremente, orientam-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do lugar. Polo norte (N) do ímã é a região que se volta para o norte geográfico e polo sul (S), a que se volta para o sul geográfico (2).

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3. Exercem entre sí forças de atração ou de repulsão, conforme a posição em que são postos em presença um do outro. A experiência mostra que polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes contrários se atraem (3).

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4. Cortando-se um ímã transversalmente, cada parte constitui um ímã completo. É a inseparabilidade dos polos de um ímã (4).

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Campo Magnético

Campo Magnético é toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em torno de um imã, nesse caso devido a particulares movimentos que os elétrons executam no interior dos seus átomos.

A fim de se caracterizar a ação do campo, associa-se a cada ponto do mesmo um vetor, denominado vetor indução magnética e indicado por B. Uma agulha magnética colocada num ponto do campo orienta-se na direção do vetor B daquele ponto. A unidade da intensidade do vetor B denomina-se tesla (T) no Sistema Internacional (5).



Linha de indução é toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vetor B e orientada no seu sentido. As linhas de indução saem do polo norte e chegam ao polo sul (6).

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CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME

É aquele no qual, em todos os pontos, o vetor B tem a mesma direção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. As linhas de indução de um campo magnético uniforme são retas paralelas igualmente espaçadas e igualmente orientadas (7).

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Experiência de Oersted

Em 1820, Oersted descobriu que a passagem da corrente elétrica por um fio condutor produz campo magnético.


Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.


CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR

O vetor indução magnética B no centro O da espira tem as seguintes características (8):

. direção: perpendicular ao plano da espira.

. sentido: determinado pela regra da mão direita n° 1.

. intensidade:

R

iB .

2

0



A constante de proporcionalidade µ0 é a permeabilidade magnética do vácuo. No Sistema Internacional, ela vale (9):

A

mT .10.4 7

0

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R

iNB .2.

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Justapondo-se N espirais iguais, temos a denominada bobina chata, onde a intensidade de B no centro vale (10):


CAMPO MAGNÉTICO DE UM CONDUTOR RETILÍNEO

O vetor de indução magnética B num ponto P, à distância r do fio, tem as seguintes características (11):

• direção: tangente à linha de indução que passa pelo ponto P.• sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1.• intensidade:

R

iB .

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CAMPO MAGNÉTICO NO INTERIOR DE UM SOLENOIDE

No interior do solenoide, o vetor de indução magnética B tem as seguintes características (12):• direção: do eixo geométrico do solenoide.• sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1.• intensidade:

em que representa

a densidade linear de espiras.

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L

N

Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.


Polaridade de uma espiral e de um solenoide (13)

Polo norte: se acorrente for vista nosentido anti-horário.

Polo sul: se acorrente for vista no sentido horário.

Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

Vimos no slide 05, que um ímã suspenso pelo seu centro de gravidade, orienta-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do local. Isso significa que existe um campo magnético criado pela Terra, na direção do qual o ímã suspenso se orienta.


Em seu livro “De Magnete”, publicado em 1600, William Gilbert (1544-1603), explicando a orientação que as bússolas adquirem, afirma que “o próprio globo terrestre é um grande ímã”.


De fato, podemos associar a Terra a um grande ímã, com o polo sul magnético, aproximadamente, no polo norte geográfico e o polo norte magnético, aproximadamente, no polo sul geográfico.


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Importância do CMT na proteção do vento solar


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O CMT também é usado para o processo de telecomunicações, sendo fundamental no processo de rota de navegação de alguns animais (tartarugas, albatrozes, bactérias, etc.)


Vamos praticar?

01 (PUC–MG). A figura mostra o nascer do Sol. Dos pontos A, B, C e D, qual deles indica o Sul geográfico?

a) A.b) B.c) C.d) D.


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02 (Unirio). Assinale a opção que apresenta a afirmativa correta, a respeito de fenômenos eletromagnéticos:

a) é possível isolar os polos de um imã.b) imantar um corpo é fornecer elétrons a um de seus polos e prótons ao outro.c) ao redor de qualquer carga elétrica, existe um campo elétrico e um campo magnético.d) cargas elétricas, em movimento, geram um campo magnético.e) as propriedades magnéticas de um ímã de aço aumentam com a temperatura.


03 (FEI–SP). Um fio de cobre, reto e extenso, é percorrido por uma corrente i =1,5A. Qual é a intensidade do vetor campo magnético, originado em um ponto à distancia r = 0,25 m do fio? Dado: µ0 = 4 .10–7T.m/A

a) 10–6T.b) 0,6 . 10–6T.c) 1,2 . 10–6T.d) 2,4 . 10–6T.e) 2,4 . 10–6T.


E os trens, como flutuam?

Os trens Maglev utilizam o magnetismo para flutuar sobre suas vias. Impulsionados por ímãs ou eletroímãs, eles se deslocam num colchão de ar, de modo que são eliminados os atritos de escorregamento e rolamento. A ausência de atrito e o perfil aerodinâmico do trem permitem que ele atinja velocidades elevadas.


Sugestão de leitura:

Texto de Carlos Alberto dos Santos que trata das aplicações tecnológicas dos materiais supercondutores. Disponível em http://cienciahoje.uol.com.br/colunasdo-laboratorio-para-a-fabrica/negocios-quentes-para-materiais-frios (Acesso em abril de 2010).


21 NASA / Public Domain.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnetosphere_rendition.jpg 03/04/2012

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imagens

SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

Acervo SEE-PE. 03/04/2012

Tabela de Imagens

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