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1 Quando um ímã é dividido ao meio resulta em dois novos ímãs, cada um com um pólo norte e um pólo sul porque não é possível separar o pólo norte do pólo.

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1 1 Quando um ímã é dividido ao meio resulta em dois novos ímãs, cada um com um pólo norte e um pólo sul porque não é possível separar o pólo norte do pólo sul

2 2 SUMÁRIO DO ESTUDO SOBRE O MAGNETISMO 2. Linhas do Campo magnético no imane 1. Introdução: Anteriormente falamos sobre a história do magnetismo e dos propriedades dos imanes 3. Definição de campo magnético e força magnética 4. Força magnética sobre: i) uma partícula carregada com velocidade num campo magnético, ii) um condutor com corrente eléctrica num campo magnético. 5. Fontes do campo magnético: campo magnético criado por uma corrente num condutor (lei de Biot-Savart, lei Ampère), magnetismo na matéria. 6. Campo eléctrico devido à um campo magnético variável (lei de Faraday).

3 3 O campo magnético é um campo vectorial, similar ao campo eléctrico O campo magnético B é tangente, em cada ponto, às linhas de campo magnético Uma pequena bússola pode ser utilizada para traçar as linhas do campo magnético de uma barra imanada. 2. Linhas do Campo magnético no imane

4 4 Íman de barra PADRÕES DE CAMPO MAGNÉTICO AO REDOR DE UMA BARRA IMANADA EVIDENCIADOS POR LIMALHAS DE FERRO

5 5 FORÇA MAGNÉTICA A existência de campo magnético em algum ponto do espaço pode ser determinada medindo-se a força que actua sobre uma partícula de teste apropriada colocada nesse ponto. A partícula de teste será uma partícula electricamente carregada, (como um protão) e terá uma velocidade. - A força magnética é proporcional à carga q da partícula, bem como à velocidade da partícula. Verificou-se que - O módulo e a direcção da força magnética sobre a partícula dependem da direcção relativa entre o vector velocidade da partícula e o vector campo magnético - Quando uma partícula carregada se desloca paralelamente ao vector campo magnético, a força magnética sobre a carga é nula. - Quando o vector velocidade faz um ângulo com o campo magnético, a força magnética age numa direcção perpendicular a e a isto é, a força magnética é perpendicular ao plano formado por e. Figura (a) 3. Definição de campo magnético e força magnética

6 6 - A força magnética sobre uma carga negativa tem direcção oposta à força sobre uma carga positiva que se desloca na mesma direcção. Figura (b) - Se o vector velocidade fizer um ângulo com o campo magnético, o valor da força magnética será proporcional a sin. Esses resultados mostram que a força magnética sobre uma partícula é mais complicada do que a força eléctrica: Podemos resumir de uma maneira compacta escrevendo a força magnética na forma Unidade do campo magnético no SI é o tesla:1 T = 1 N s/C m Módulo da força magnética Módulo do campo magnético

7 7 REGRA DA MÃO DIREITA PARA DETERMINAR A DIRECÇÃO DA FORÇA MAGNÉTICA

8 8 (a) A força eléctrica que actua sobre uma carga positiva é paralela ao campo eléctrico (E) e faz com que a trajectória dessa carga seja uma curva no plano horizontal. (b) A força magnética é perpendicular tanto ao vector velocidade (v) como ao campo magnético (B), fazendo com que a trajectória da partícula seja uma curva no plano vertical. MOVIMENTO DE UMA PARTÍCULA CARREGADA NUM CAMPO MAGNÉTICO 4. Força magnética sobre: i) uma partícula carregada com velocidade num campo magnético, ii) um condutor com corrente eléctrica num campo magnético.

9 9 MOVIMENTO DE UMA PARTÍCULA CARREGADA NUM CAMPO MAGNÉTICO entrando na página saindo da página

10 10 Duas cargas de mesma massa mas de diferentes cargas positivas

11 11 MOVIMENTO DE UMA PARTÍCULA CARREGADA NUM CAMPO MAGNÉTICO O período do movimento circular é o tempo que a partícula leva para se deslocar uma vez ao longo do perímetro do círculo: A frequência do movimento circular, chamada de frequência de ciclotrão, é o inverso do período:

12 12 Não existe componente de força na direcção paralela a a componente da velocidade nesta direcção permanece constante. Se uma partícula carregada se deslocar no campo magnético uniforme com uma velocidade que faz um ângulo arbitrário em relação ao campo magnético, a sua trajectória é uma hélice A força magnética sobre a partícula é perpendicular a Resulta que a trajectória da partícula é helicoidal B v +q FBFB

13 13 Quando uma partícula carregada se move em espiral num campo magnético não uniforme, que é forte em ambas as extremidades e fraco no meio, ela fica aprisionada e se desloca para frente e para trás numa trajectória espiral em torno das linhas de campo. Exemplo Desta maneira, electrões e protões ficam aprisionados pelo campo magnético terrestre não uniforme, formando os cinturões de radiação de Van Allen

14 14 Aurora Boreal. Luminescência visível resultante da excitação de átomos e moléculas da atmosfera, quando bombardeados por partículas carregadas expelidas do Sol e deflectidas pelo campo geomagnético. Partículas de alta energia aprisionadas no campo magnético da Terra (descobertos por James Van Allen em 1958, a partir das primeiras observações da Terra feitas por satélite, os cinturões marcam o início da investigação moderna em física espacial).

15 15 APLICAÇÕES DO MOVIMENTO DE PARTÍCULAS CARREGADAS NUM CAMPO MAGNÉTICO FILTRO DE VELOCIDADES Uma partícula carregada positivamente entra numa região do espaço entre as placas de um condensador onde existem um campo eléctrico e um campo magnético perpendicular (como o produzido por um imane). A força total que actua sobre a partícula é : Força de Lorentz As forças eléctrica e magnética são invertidas. As duas forças se equilibram (e, portanto, a partícula não sofre desvio) e desloca-se numa linha recta horizontal

16 16 Somente as partículas que têm essa velocidade não são desviadas. Cargas com velocidades maiores são desviadas para cima e com velocidades menores, desviadas para baixo.

17 17 ESPECTRÔMETRO DE MASSA Com o espectrómetro de massa determina-se massas atómicas com grande precisão De acordo com o esquema da figura, uma fonte produz íões com carga eléctrica q=Ze (positiva) e massa M de velocidades variadas. Os iões entram num filtro de velocidade. Atravessam o filtro apenas os iões para os quais a força magnética e a força eléctrica se cancelam mutuamente, isto é, iões com velocidade Saindo do filtro, os iões entram numa região onde existe apenas o campo magnético uniforme, de forma que percorrem trajectórias circulares de raio R sob o efeito da força magnética, que faz o papel de força centrípeta. Assim: ou


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