segunda-feira, 27 de junho de 2011

Eletromagnetismo


1. ÍMÃS OU MAGNETOS:

o   atrai alguns materiais, como o ferro por exemplo, e possui ação magnética mais intensa em regiões denominadas polos magnéticos.
o   polos magnéticos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se  atraem (assim como as cargas na eletrodinâmica).
                                                     

o  
                   




o polo norte magnético da agulha da bússola aponta para o norte geográfico pois lá existe o polo sul magnético. Assim, no polo sul geográfico, existe o polo norte magnético.










  












o   não importa quantas vezes o ímã seja quebrado/partido, nele, sempre haverá polo norte e polo sul.
o   dois polos magnéticos se atraem ou se repelem na razão inversa do quadrado da distância que os separa.

                                    

·       Assim como as massas de dois corpos criam um campo gravitacional e uma carga cria um campo eletrostático que influi sobre outras cargas, o ímã cria uma região denominada campo magnético, que influi tando em outros ímãs como em outros materiais como ferro e cobalto.
·       O campo magnético é descrito por um vetor, vetor indução magnética  (B).
·       Linhas de indução: se deslocam de sul para norte (nunca se cruzam). 


 




2.  CAMPO MAGNÉTICO: gerado pelo movimento orbital de elétrons, principalmente aqueles com orbitais incompletos.

                 2.1) Campo magnético uniforme: o vetor indução magnética  , tem mesmo módulo, mesma direção e mesmo sentido em todos os pontos.

                  2.2) Campo magnético uniforme e constante: o vetor, além de possuir o mesmo sentido e direção em todos os pontos não variam com o passar do tempo.

·        Ação do campo magnético sobre cargas elétricas: prótons e elétrons podem interagir com o campo magnético, e se submeterão, a uma força magnética Fm.
o   carga em repouso: um campo magnético estacionário não atua em portadores de carga elétrica com v=0
o   movimento na mesma direção do campo: partículas que se movimentam entre os polos do ímã, em repouso, na mesma direção do campo uniforme de indução magnética   e com velocidade em relação ao ímã, não se submete a Fm (independente do sinal e do sentido do movimento da carga).
o   movimento perpendicular ao campo: Fm perpendicular ao plano.

               
 

o   movimento em uma direção qualquer: 

                               

  
o   carga de mesma velocidade que direção de B  no campo uniforme e constante: movimento retilíneo uniforme.
o   velocidade perpendicular a   no campo uniforme e constante:


                      R = mv/qB

o   quando v foma com B um ângulo entre zero e noventa: 


                          p = 2π.m.v.cosα/|q|.B 



** Representação de linhas perpendiculares ao plano:

                          

Cargas elétrica em movimento (correntes elétricas) criam um campo magnético na região do espaço que o circunda, sendo portando, fontes de campo magnético.


** Regra da mão direita: determina o sentido da força eletromotriz:
      - polegar: velocidade
      - demais dedos: vetor indução magnética 
      - 'sai' da palma: força eletromotriz Fm

 



            2.3) Campo magnético gerado por um fio retilíneo:




                                              
§  intensidade do vetor indução magnética: 
                                                                      
                                                      
* m0 é a constante de permeabilidade magnética do vácuo que vale m0 = 4 . 10-7 T.m/A.
  
         2.4) Campo magnético gerado por uma espira circular:

                                                 


·       Polos magnéticos da espira: 

Reprodução                   Reprodução


·       Intensidade do vetor indução magnética: 
                  

·       Bobina chata: enrolamento de condutor cilíndrico (usando um fio com isolamento) em que o diâmetro é menor que 2R.








    










2.5) Campo magnético gerado por um solenóide: fio condutor enrolado em forma de hélice cilíndrica, parecendo uma mola comum.


                 Rsphysse.anu


·       Polos magnéticos de um solenóide:


                                         


·       Intensidade do vetor indução magnética: 


O campo magnético é nulo na região externa de um solenóide compacto infinito.

** Paramagnéticos – são materiais fracamente atraídos pelos ímãs como o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, etc. 

Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um campo magnético tem seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido do campo magnético aplicado. Assim, estabelece-se um campo magnético na substância que possui sentido contrário ao campo aplicado. São substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo, etc. 

Ferromagnéticos – esses materiais se imantam fortemente se colocados na presença de um campo magnético. É possível verificar, experimentalmente, que a presença de um material ferromagnético altera fortemente o valor da intensidade do campo magnético. São substâncias ferromagnéticas somente o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias. Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades. 

** Ponto Curie: ao aumentar a temperatura de um material ferromagnético, a agitação térmica provoca desagregação do domínio magnético (campos magnéticos de átomos que se organizam paralelamente), até que cheguem ao ponto Curie, o que reduz a imantação de ímãs, assim como quedas e choques mecânicos.

3. ELETROÉMÃ: barra de ferro doce envolvida por um enrolamento de cobre esmaltado (solenóide). Quando esse solenóide é percorrido por corrente elétrica, a barra de ferro imanta-se, na presença do campo gerado, tornando-se um ímã. Interrompida a corrente, o ferro doce deixa de se ímã por não reter imantação.

4. FORÇA MAGNÉTICA EM CORRENTES ELÉTRICAS:


 4.1) Fm em um trecho de um fio condutor:


        F m= B.i.l .sen φ

4.2) Fm em um condutor retilíneo imerso em um campo magnético uniforme:
      F m= B.i.l. sen φ                                                                            

4.3) Espira retangular imersa em um campo magnético uniforme:




4.4) Entre dois condutores retilíneos e paralelos:

     - mesmo sentido (Fm atração): 
       
















          - sentido contrário (Fm repulsão):


                        


5. INDUÇÃO: campo magnético gera corrente elétrica.

5.1) Fluxo de indução (Φ)

   Φ = B.A.cosθ

5.2) Indução eletromagnética: só existe se houver variação de fluxo, que pode ser causada pela variação de B, da área ou de θ.

5.3) Lei de Lenz e o sentido da corrente induzida: a corrente induzida surge em um sentido tal que produz um fluxo induzido em posição à variação de fluxo indutor que lhe deu origem.

6.  CORRENTES DE FOUCAULT: variação de indução através de uma espira condutora fechada que induz nela corrente elétrica.


                          




7. Lei de Faraday – Neumann:  






       

 






8. CORRENTE ELÉTRICA ALTERNADA:
                                                                          

                       ε = B.A. senwt



8.1) Corrente alternada em resistores:
                
                



9. TRANSFORMADOR DE TENSÃO: conjunto de duas ou mais bobinas dispostas ao redor de um núcleo magnético com o objetivo de modificar valores de tensão e corrente alternadas sem modificar freqüência.


                 U1I1 = U2I2        

10.     AUTOINDUÇÃO: Uma corrente elétrica percorrendo um solenóide origina um fluxo magnético. No momento em que se inicia a passagem da corrente, esta, de acordo com a lei de Faraday, induz o surgimento de uma fem.


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