ELETROMAGNETISMO: da magia da eletricidade e do magnetismo

descoberta das ondas electromagnticas

Luclia Brito Departamento de Fsica da Universidade de Coimbra

Parte II

Relaes entre eletricidade e magnetismo: a experincia de Oersted;

A lei de Biot e Savart: aplicaes;

Linhas de campo magntico; a lei de Ampre;

Ao dos campos eltricos e magnticos sobre cargas eltricas: a fora de Lorentz;

Ao de um campo magntico sobre um circuito: a fora de Laplace.

Eletricidade e magnetismo

Um magnete cria na sua vizinhana um campo magntico

Um dipolo eltrico cria na sua vizinhana um campo eltrico

A experincia de Oersted (1820)

Relaes entre a eletricidade e o magnetismo

O movimento das cargas eltricas afecta os objetos magnticos

A lei de Biot e Savart

Campo magntico criado por uma poro elementar de um circuito percorrido pela corrente I

B = N B n A

(t) = max sin( t+ )

C

B t d = 0 Iint

d B =04

Id rr2

A lei de Biot e Savart e o princpio de sobreposio

Fio retilneo percorrido pela corrente I

A lei de Biot e Savart e o princpio de sobreposio

Espira de raio a percorrida pela corrente I

Campo de um dipolo magntico

A lei de Biot e Savart e o princpio de sobreposio

Campo criado por uma bobina de comprimento L formada por N espiras uniformemente distribudas: n=N/L

Campo magntico criado no ponto P: sobreposio dos campos devidos a cada anel de corrente

No centro de uma bobina muito longa

Na extremidade de uma bobina muito longa

A lei de Gauss para o campo eltricoa lei de Ampre para o campo magntico

Mas podemos continuar a desenhar as linhas do campo e circular sobre elas at voltar ao ponto de partida

B = N B n A

(t) = max sin( t+ )

C

B t d = 0 Iint

d B =04

Id rr2

lei de Ampre

A lei de Gauss no til para calcular o campo magntico!

Aplicao a um fio retilneo muito longo percorrido pela corrente I

Esboo das linhas do campo magntico e escolha do caminho de Ampre

B = N B n A

(t) = max sin( t+ )

C

B t d = 0 Iint

d B =04

Id rr2

B(r) 2r = 0 I

B =0I

2re

B = N B n A

(t) = max sin( t+ )

C

B t d = 0 Iint

d B =04

Id rr2

B(r) 2r = 0 I

B =0I

2re

Os campos magnticos exercem foras sobre cargas em movimento: fora de Lorentz

Determinao da razo e/m : experincia de J.J. Thomson (1897)

Combinao dos campos eltrico e magntico

Aplicaes dos campos eltrico e magntico

O Efeito de Hall

O potencial de Hall continuando

Aplicaes do efeito de Hall

Conhecendo

Pode determinar-se o campo magntico

Pode estudar-se a estrutura do material

Conhecendo

Quando a velocidade e o campo no so perpendiculares

Num campo magntico uniforme, partculas carregadas movem-se em hlice: raio constante e passo constante

Partculas aprisionadas no campo magntico

Quando o campo no uniforme, as partculas descrevem trajectrias em hlice com raio varivel;

As partculas oscilam: a fora magntica uma fora restauradora do equilbrio;

Princpio de funcionamento da garrafa magntica.

Confinamento do plasma (eletres e ies) necessrio fuso nuclear

Os cintures de radiao de van Allen

Partculas aprisionadas no campo magntico da Terra

protes produzidos na alta atmosfera, resultantes do decaimento de neutres (raios csmicos);

eletres fornecidos pelo vento solar;

Os campos magnticos exercem foras sobre correntes eltricas: fora de Laplace

Fora entre dois fios paralelos

Fora exercida por um campo magntico sobre uma espira de corrente

Efeito dos campos magnticos sobre espiras de corrente