Física Magnetismo – Lei de Faraday Ilan Rodrigues

01. EXPERIÊNCIA DE ÖERSTED + S _ N S i N i Corrente Elétrica Campo Magnético

02. FLUXO MAGNÉTICO (φ ) 2.1 Area Oblíqua a Direção do Campo Magnético θ B Φ = B . A . cosθ Unidades: (SI) (CGS) 1 Wb = 108 Mx Φ = 1 . T . m2 Φ = 1 . g . cm2 Φ = 1 Wb (weber) Φ = 1 Mx (maxwell)

02. FLUXO MAGNÉTICO (φ ) 2.2 Area Na Mesma Direção Do Campo Magnético 1 Φ = B . A . cos 00 A B Φ = B . A 2.3 Area Perpendicular ao Campo Magnético Φ = B . A . cos 900 A B Φ =

03. FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA (ε ) A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito. N S i Ch R Não há corrente elétrica Circuito Aberto

03. FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA (ε ) A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito. N S i Ch R Circuito Fechado Corrente elétrica

03. FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA (ε ) A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito. N S i ε R = . i Ch R Circuito Fechado Corrente elétrica

03. LEI DE FARADAY (ε ) 04. LEI DE LENZ A força eletromotriz induzida (ε) é decorrente da variação do fluxo magnético (ΔΦ) em função do intervalo de tempo (Δt) utilizado nessa variação. ε - ΔΦ = ΔT 04. LEI DE LENZ Movimentação da espira Corrente elétrica contínua Campo Magnético Aproximação da espira Afastamento da espira

S N N S 04. LEI DE LENZ Aproximação da Espira V i S N i Corrente Elétrica no Sentido Anti-horário

N S N S 04. LEI DE LENZ Afastamento da Espira V i N S i Corrente Elétrica no Sentido Horário

Aprendendo um pouco mais ...

01. (UNIVALI) Leia o texto. O cartão magnético Na tarja magnética de um cartão de crédito estão gravadas as informações do cliente. Essa tarja é constituída por um composto de ferro que é magnetizado em determinadas regiões. Assim, uma sequência de regiões magnetizadas/não magnetizadas, como minúsculos ímãs, é convertida em um código com as informações pessoais. O leitor desse código consiste em espiras de fio condutor, onde é induzida uma força eletromotriz pelos minúsculos ímãs, enquanto o cartão é movimentado. Esse princípio, o da indução de força eletromotriz, é mais bem explicado pela: a) conservação da carga elétrica. b) conservação da energia. c) indução eletrostática. d) variação do fluxo magnético. e) Lei de Coulomb.

02. (UFRN) Leia o texto e, em seguida, responda à questão. O detector de metais Um certo detector de metais manual usado em aeroportos consiste em uma bobina e em um medidor de campo magnético. Na bobina, circula uma corrente elétrica que gera um campo magnético conhecido, chamado campo de referência. Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, o campo magnético registrado no medidor torna-se diferente do campo de referência, acusando, assim, a presença de algum metal. A explicação para o funcionamento do detector é:

a) a variação do fluxo do campo magnético, através do objeto metálico, induz nesse objeto correntes elétricas que geram um campo magnético total diferente do campo de referência. b) a variação do fluxo do campo elétrico, através do objeto metálico, induz nesse objeto uma densidade não-nula de cargas elétricas que gera um campo magnético total diferente do campo de referência. c) a variação do fluxo do campo elétrico, através do objeto metálico, induz nesse objeto correntes elétricas que geram um campo magnético total diferente do campo de referência. d) a variação do fluxo do campo magnético, através do objeto metálico, induz nesse objeto uma densidade não-nula de cargas elétricas que gera um campo magnético total diferente do campo de referência.

03. (EFEI-MG) Na figura a seguir, tem-se um campo magnético uniforme, de intensidade 0,40 T, perpendicular ao plano do papel. Nesse plano, está uma espira cujo comprimento pode aumentar ou diminuir. Em 0,10 s, verifica-se que a área passa do valor A1 = 1,20 cm2 para o valor A2 = 0,30 cm2. Calcule a f.e.m. induzida na espira e indique, em um esquema, o sentido da corrente induzida.

04. (UNICAMP) O princípio de funcionamento dos detectores de metais utilizados em verificações de segurança é baseado na lei de indução de Faraday. A força eletromotriz induzida por fluxo do campo magnético variável através de uma espira gera uma corrente. Se um pedaço de metal for colocado nas proximidades da espira, o valor do campo magnético será alterado, modificando a corrente na espira. Essa variação pode ser detectada e usada para reconhecer a presença de um corpo metálico na sua vizinhança. a) Considere que o campo magnético B atravessa perpendicularmente a espira e varia no tempo, segundo a figura. Se a espira tem raio de 2 cm, qual é a força eletromotriz induzida? b) A espira é feita de um fio de cobre de 1 mm de raio e a resistividade do cobre é ρ = 2 · 10–8 ohm · metro. A resistência de um fio é dada por R = ρ.L/A , onde L é o seu comprimento e A é a área de sua seção reta. Qual é a corrente na espira? Dado: π = 3.

N S

02. FLUXO MAGNÉTICO (φ ) 2.1 Area Perpendicular ao Campo Magnético Φ = Φ = B . A . cos 900 A B Φ =

CARGAS LANÇADAS EM UM CAMPO MAGNÉTICO IV. Próton ( ) II + M III. Neutrôn ( ) IV M - Elétron ( ) V m II. + I. V. Pósitron ( ) I m + Alfa α ( ) III 4M +

BII Fm - - - - - - - + + + + + + + EIII EI + + + + + + + - - - - - - - 11. Um elétron com velocidade inicial v0 atravessa sucessivamente as regiões I, II, e III da figura adiante, terminando o trajeto com velocidade v > v0. Que tipo de campo é aplicado em cada região e com que direção e sentido? BII Fm - - - - - - - - - + + + + + + + Movimento Acelerado EIII EI Movimento Acelerado - + + + + + + + - - - - - - -

d) Na região I, o vetor campo elétrico se dirige para baixo; na região II, o vetor campo magnético está saindo perpendicularmente ao plano da figura; na região III, o vetor campo elétrico se dirige para cima.

02. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM FIO CONDUTOR RETO 2.1 Fio Perpendicular ao Campo Magnético Fm = q . v . B i L Fm = i . Δt . . B L Δt x Fm B Fm = B . i . L L q = i . Δt v = Δt

02. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM FIO CONDUTOR RETO 2.2 Fio Oblíquo ao Campo Magnético L Fm i Fm = B . i . L . sen θ x θ B

02. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM FIO CONDUTOR RETO 2.3 Fio Paralelo à direção do Campo Magnético Fm = B . i . L . sen θ L Fm = B . i . L . sen 00 i B Fm = Fm =

01. Um condutor de comprimento L, percorrido por uma corrente i, está imerso em um campo de indução magnética B uniforme. O condutor fica sujeito a uma força F, conforme indica a figura. Assinale a alternativa falsa. a) Se B tiver seu sentido invertido, o sentido de F também se inverte. b) O sentido da força F mostrado na figura está errado. c) O sentido da força F será invertido se a corrente i inverter o sentido. d) A força F tem sua intensidade proporcional à intensidade da corrente i. e) A força F tem sua intensidade proporcional à intensidade da indução magnética B  .

02. Um fio, com comprimento de 10 cm, é percorrido por uma corrente de 2 A e está colocado em uma região onde existe um campo magnético uniforme B = 0,4 T em duas situações, mostradas nas figuras 1 e 2 a seguir. As forças magnéticas que atuam no fio, nos casos 1 e 2, valem, respectivamente: a) 0 N e 8 · 10–7 N. b) 8 · 10–2 N e 8 · 10–2 N. c) 0 N e 8 · 10–2 N. d) 8 · 10–1 N e 8 · 10–1 N. e) 0 N e 8 N. Fm = B . i . L Fm = 0,4 . 2 . 0,1 Fm = 0,08 Fm = 8 . 10-2 N

03. Um fio condutor retilíneo, de 50 cm de comprimento, é colocado em uma região em que há um campo magnético uniforme, de módulo B = 2,0 · 10–1 T, perpendicular ao fio. Uma corrente de 1,0 A atravessa esse fio. (Considere g = 10 m/s2.) A intensidade da força magnética que atua sobre o fio é correspondente ao peso de um corpo de massa: a) 10 g b) 20 g c) 50 g d) 70 g e) 80 g P = Fm m . g = B . i . L m . 10 = 2 .10-1 . 1 . 0,5 m = 10-2 kg m = 10-2 . 103 g m = 10 g

FÍSICA DO COTIDIANO: MOTOR ELÉTRICO - Ventilador - Automóvel - Batedeira - Elevador

FÍSICA DO COTIDIANO: MOTOR ELÉTRICO B i S N i X Fm Fm i i

14. A figura mostra um conjunto de espiras A presas no eixo B, feito de material isolante. As espiras estão imersas em um campo magnético permanente produzido pelos ímãs C. As extremidades das espiras estão em contato com o circuito elétrico D, que contém uma lâmpada. Imprimindo-se um movimento rotatório ao eixo B, observa-se que a lâmpada no circuito se acende. Esse fenômeno mostra a transformação sucessiva de: a) energia mecânica em energia elétrica e desta em energia luminosa. b) energia mecânica em energia magnética e desta em energia cinética. c) energia magnética em energia potencial e desta em energia cinética. d) energia potencial em energia mecânica e desta em energia magnética. e) energia elétrica em energia luminosa e desta em energia térmica.

03. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE FIOS PARALELOS = F2,1 i1 i2 Fm = B . i . L Fm = B1 . i2 . L F2,1 F1,2 B2 X B1 μ0 . i1 . i2 . L Fm = 2 π d μ0 . i1 . i2 . L μ0 Fm = . i B = 2 π d 2πd d

I. Correntes no Mesmo Sentido II. Correntes em Sentidos Contrários F2,1 F1,2 F2,1 F1,2 B2 X B1 X B2 B1 X ATRAÇÃO REPULSÃO

04. Um fio retilíneo está totalmente imerso em um campo magnético de indução de intensidade 0,8 T. Sabendo que o fio está colocado perpendicularmente às linhas de indução desse campo, a força magnética que age sobre cada metro desse fio quando ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5 A tem módulo de: a) 0 N b) 1 N c) 2 N d) 3 N e) 4 N Fm = B . i . L Fm = 0,8 . 5 . 1 Fm = 4,0 N

06. Dois fios paralelos, percorridos por correntes elétricas de intensidades diferentes, estão se repelindo. Com relação às correntes nos fios e às forças magnéticas com que um fio repele o outro, é correto afirmar que: a) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos iguais. b) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos iguais. c) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos diferentes. d) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos diferentes.

Dois fios condutores, retilíneos e extensos estão no vácuo (μ0 =4π·10–7T.m/A), dispostos paralelamente um ao outro, distanciados em 10 cm. Quando em cada um deles passa uma corrente elétrica de intensidade 10 A, ambas no mesmo sentido, a cada metro de comprimento, os fios: a) se atraem com uma força de intensidade 2 · 10–6 N. b) se atraem com uma força de intensidade 2 · 10–4 N. c) se repelem com uma força de intensidade 2 · 10–6 N. d) se repelem com uma força de intensidade 2 · 10–4 N. e) se atraem ou se repelem, dependendo do material que os constitui, com uma força de intensidade 2 · 10–4 N. 2 μ0 . i1 . i2 . L 4π·10–7 . 10 . 10 . 1 Fm = Fm Fm 2·10–4N = = 2 π d 2 π . 10-1

Na figura a seguir, nota-se um trecho de circuito PQ, de comprimento L = 0,20 m, percorrido por corrente elétrica de intensidade i = 20 A, e sujeito a um campo uniforme de intensidade B = 5,0 · 10–3 T. O trecho do condutor forma com o campo o ângulo de 30°. A força que o campo exerce sobre o trecho do condutor aplica-se ao ponto médio do segmento PQ e é: Fm Fm = B . i . L . sen θ Fm = 5 . 10-3 . 20 .0,2 .0,5 Fm = 5 . 10-3 . 20 .0,2 .0,5 B Fm = 10-2N