Electromagnetismo

Campo eléctrico e magnético

Hans Christian Oersted (1771 - 1851)Até 1820, os cientistas pensavam que os fenómenos eléctricos e magnéticos eram totalmente independentes, isto é, que não havia qualquer relação entre eles.

A corrente eléctrica estabeleceu um campo magnético responsável pelo desvio da agulha magnética. Como a corrente eléctrica é constituída por cargas eléctricas em movimento, podemos concluir que cargas eléctricas em movimento (corrente eléctrica) criam, à sua volta, um campo magnético.   

Fig.1- Experiência de Oersted

Pólos de um íman

Um íman em forma de barra tem dois pólos: sul e norte, em torno dos quais há um campo magnético. Podem ser permanentes ou temporários

Ímanes permanentes são fabricados a partir de materiais tais como aço, níquel e cobalto

A grandeza que está relacionada com a maior ou menor força que actua sobre

outros ímanes designa-se por campo magnético. É uma grandeza vectorial cujo

símbolo é (vector indução magnética ou campo magnético). A unidade SI de

campo magnético é o tesla (símbolo T). Em qualquer ponto o vector campo é

tangente às linhas de campo.

No espaço externo de um íman, as linhas de campo orientam-se de norte para sul.

Fig.3-Linhas de campo (espectro) de ímanes.

B

Quanto maior a densidade das linhas de campo mais intenso ele será

Campo magnético Terrestre

O campo magnético terrestre protege a superfície da Terra das partículas carregadas do vento solar. É comprimida no lado diurno (Sol), e expandida no lado nocturno.

CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR CONDUTORES

Campo magnético criado por um condutor rectilíneo

Campo magnéticodepende de Intensidade da corrente

Distância ao fio

As linhas do campo magnético são circulares, centradas no fio. O sentido é obtido pela regra da mão direita.

Campo magnético de uma espira e de um solenóide (bobina, electroíman)

Uma bobina, ou solenóide, é constituída por um fio enrolado várias vezes, com forma cilíndrica. Cada uma das voltas do fio da bobina é uma espira.

O campo magnético no centro de uma espira, depende do raio do círculo e da intensidade da corrente eléctrica

Campo magnético

depende

Intensidade da corrente eléctrica

Número de espiras

Comprimento do solenóide

Linhas de campo eléctrico

Linhas de campo em torno de cargas pontuais e entre placas

Cargas eléctricas em campos eléctricos

Quando um íman se move nas proximidades de uma espira, induz o aparecimento de corrente eléctrica na espira. A corrente é devida ao fluxo de linhas de campo que atravessam a superfície delimitada pela espira.

Fluxo magnético que atravessa a área delimitada pela espira ou pela bobina.

Há corrente induzida desde que varie:• A intensidade da indução

magnética(B);• A orientação relativa das linhas de

campo e a área da espira condutora

Fluxo magnético

Os geradores de indução são máquinas que transformam energia mecânica (energia cinética de rotação de um eixo) em energia eléctrica. São em geral, de dois tipos: alternadores e geradores de corrente contínua.

Força electromotriz induzidaLei de Faraday

Aplicações:Microfone, altifalante, pequenos motores, TV, vídeo, aparelhagens, gravadores …

f.e.m. ( diferença de potencial (d.d.p.)Num condutor óhmico ddp=RIi ou U=RIi

Microfone e altifalante

O microfone é constituído por uma espira móvel, um íman fixo e um diafragma que vibra devido à onda sonora. A vibração do diagrama faz movimentar a espira, aproximando-se e afastando-se do íman e provocando variações de fluxo magnético, produzindo uma força electromotriz induzida proporcional ao deslocamento da espira.

O altifalante tem um íman permanente fixo e uma bobina móvel que se articula num cone de papel. Quando a corrente alternada atravessa a bobina esta é atraída e em seguida repelida pelo íman e este movimento de vai e vem reproduz a onda sonora.

O microfone é um dispositivo eletromecânico utilizado para converter o som - energia mecânica - em energia eléctrica. Os microfones têm muitas aplicações, como por exemplo nos telefones, gravadores de fita, aparelhos auditivos e nas transmissões de rádio e televisão. Os modelos convencionais possuem um diafragma que vibra de acordo com as pressões exercidas pelas ondas sonoras.A conversão de energia sonora em sinal elétrico pode ser efectuada de diversas maneiras, sendo mais comuns os processos empregados nos microfones de carvão, de bobina móvel, de fita metálica, de cristal e nos modelos eletrostáticos.

Microfone de carvão consiste basicamente em um diafragma, uma determinada quantidade de carvão granulado e uma fonte de energia eléctrica em corrente contínua. As vibrações do diafragma, provocadas pelas ondas sonoras, são transferidas aos grânulos de carvão, fazendo variar o valor médio de sua resistência eléctrica. Os sinais eléctricos resultantes correspondem às ondas sonoras captadas pelo diafragma. Apesar de não apresentarem alta fidelidade, os microfones desse tipo têm custo baixo e grande durabilidade.

COMO SE FORMA UM CAMPO ELÉCTRICO A tensão eléctrica expressa-se numa unidade chamada Volts

(V) tal como uma distância se expressa em metros (m).

Se a tensão de uma pilha for de 1,5 V, a diferença de potencial

entre as placas será também de 1,5 V.

CAMPOS ESTÁTICOS E ALTERNOSA pilha do nosso exemplo proporciona uma corrente directa

(DC - direct current). Se resolvermos rodar continuamente a

pilha, o sentido de circulação da corrente irá estar sempre a

mudar. Esta corrente é conhecida por corrente alternada (AC) e

o número de vezes que muda de sentido por segundo chama-se

frequência. As unidades da frequência para a corrente alterna

chamam-se Hertz (Hz). Se a corrente mudar de sentido 50 vezes

num segundo, a frequência é de 50 Hz, que é a frequência da

rede de alimentação pública.