Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA Ensino Médio, 3ª Série CAMPO MAGNÉTICO

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético APRESENTAÇÃO Neste tópico, introduziremos o conceito de campo magnético e discutiremos as características do vetor indução magnética. Definiremos as linhas de indução e estudaremos o campo magnético dos ímãs. Falaremos da histórica experiência de Oersted que servirá de suporte para o estudo de campos magnéticos gerados por correntes elétricas. Ao final, discutiremos o campo magnético terrestre.

Que coisa!!! Trens que flutuam nos trilhos: como isso é possível? FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Que coisa!!! Trens que flutuam nos trilhos: como isso é possível?

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Ímãs são corpos que apresentam fenômenos notáveis, denominados fenômenos magnéticos, sendo os principais: 1. Atraem fragmentos de ferro (limalha). No caso de um ímã em forma de barra, os fragmentos de ferro aderem às extremidades, que são denominadas polo de ímã (1). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 2. Quando suspensos, de modo que possam girar livremente, orientam-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do lugar. Polo norte (N) do ímã é a região que se volta para o norte geográfico e polo sul (S), a que se volta para o sul geográfico (2). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 3. Exercem entre sí forças de atração ou de repulsão, conforme a posição em que são postos em presença um do outro. A experiência mostra que polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes contrários se atraem (3). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 4. Cortando-se um ímã transversalmente, cada parte constitui um ímã completo. É a inseparabilidade dos polos de um ímã (4). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Campo Magnético Campo Magnético é toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em torno de um imã, nesse caso devido a particulares movimentos que os elétrons executam no interior dos seus átomos. A fim de se caracterizar a ação do campo, associa-se a cada ponto do mesmo um vetor, denominado vetor indução magnética e indicado por B. Uma agulha magnética colocada num ponto do campo orienta-se na direção do vetor B daquele ponto. A unidade da intensidade do vetor B denomina-se tesla (T) no Sistema Internacional (5).

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Linha de indução é toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vetor B e orientada no seu sentido. As linhas de indução saem do polo norte e chegam ao polo sul (6). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME É aquele no qual, em todos os pontos, o vetor B tem a mesma direção, o mesmo sentido e a mesma intensidade. As linhas de indução de um campo magnético uniforme são retas paralelas igualmente espaçadas e igualmente orientadas (7). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

Experiência de Oersted FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Experiência de Oersted Em 1820, Oersted descobriu que a passagem da corrente elétrica por um fio condutor produz campo magnético.  Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO NO CENTRO DE UMA ESPIRA CIRCULAR O vetor indução magnética B no centro O da espira tem as seguintes características (8): . direção: perpendicular ao plano da espira. . sentido: determinado pela regra da mão direita n° 1. . intensidade:

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético A constante de proporcionalidade µ0 é a permeabilidade magnética do vácuo. No Sistema Internacional, ela vale (9): Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Justapondo-se N espirais iguais, temos a denominada bobina chata, onde a intensidade de B no centro vale (10):

CAMPO MAGNÉTICO DE UM CONDUTOR RETILÍNEO FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO DE UM CONDUTOR RETILÍNEO O vetor de indução magnética B num ponto P, à distância r do fio, tem as seguintes características (11): • direção: tangente à linha de indução que passa pelo ponto P. • sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1. • intensidade: Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

CAMPO MAGNÉTICO NO INTERIOR DE UM SOLENOIDE FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO NO INTERIOR DE UM SOLENOIDE No interior do solenoide, o vetor de indução magnética B tem as seguintes características (12): • direção: do eixo geométrico do solenoide. • sentido: determinado pela regra da mão direita nº 1. • intensidade: em que representa a densidade linear de espiras. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

Polaridade de uma espiral e de um solenoide (13) FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Polaridade de uma espiral e de um solenoide (13) Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Polo norte: se a corrente for vista no sentido anti-horário. Polo sul: se a corrente for vista no sentido horário.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Vimos no slide 05, que um ímã suspenso pelo seu centro de gravidade, orienta-se aproximadamente na direção norte-sul geográfica do local. Isso significa que existe um campo magnético criado pela Terra, na direção do qual o ímã suspenso se orienta.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Em seu livro “De Magnete”, publicado em 1600, William Gilbert (1544-1603), explicando a orientação que as bússolas adquirem, afirma que “o próprio globo terrestre é um grande ímã”.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético De fato, podemos associar a Terra a um grande ímã, com o polo sul magnético, aproximadamente, no polo norte geográfico e o polo norte magnético, aproximadamente, no polo sul geográfico. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

Importância do CMT na proteção do vento solar FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Importância do CMT na proteção do vento solar Imagem: NASA / Public Domain.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético   O CMT também é usado para o processo de telecomunicações, sendo fundamental no processo de rota de navegação de alguns animais (tartarugas, albatrozes, bactérias, etc.)

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Vamos praticar? 01 (PUC–MG). A figura mostra o nascer do Sol. Dos pontos A, B, C e D, qual deles indica o Sul geográfico? a) A. b) B. c) C. d) D.   Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 02 (Unirio). Assinale a opção que apresenta a afirmativa correta, a respeito de fenômenos eletromagnéticos: a) é possível isolar os polos de um imã. b) imantar um corpo é fornecer elétrons a um de seus polos e prótons ao outro. c) ao redor de qualquer carga elétrica, existe um campo elétrico e um campo magnético. d) cargas elétricas, em movimento, geram um campo magnético. e) as propriedades magnéticas de um ímã de aço aumentam com a temperatura.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético 03 (FEI–SP). Um fio de cobre, reto e extenso, é percorrido por uma corrente i =1,5A. Qual é a intensidade do vetor campo magnético, originado em um ponto à distancia r = 0,25 m do fio? Dado: µ0 = 4 .10–7T.m/A a) 10–6T. b) 0,6 . 10–6T. c) 1,2 . 10–6T. d) 2,4 . 10–6T. e) 2,4 . 10–6T.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético E os trens, como flutuam? Os trens Maglev utilizam o magnetismo para flutuar sobre suas vias. Impulsionados por ímãs ou eletroímãs, eles se deslocam num colchão de ar, de modo que são eliminados os atritos de escorregamento e rolamento. A ausência de atrito e o perfil aerodinâmico do trem permitem que ele atinja velocidades elevadas.

FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Campo Magnético Sugestão de leitura: Texto de Carlos Alberto dos Santos que trata das aplicações tecnológicas dos materiais supercondutores. Disponível em http://cienciahoje.uol.com.br/colunasdo-laboratorio-para-a-fabrica/negocios-quentes-para-materiais-frios (Acesso em abril de 2010).

todas as outras imagens Tabela de Imagens 21 NASA / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnetosphere_rendition.jpg 03/04/2012 todas as outras imagens SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE.