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

SUMÁRIO DO ESTUDO SOBRE O MAGNETISMO 1. Introdução: Anteriormente falamos sobre a história do magnetismo e dos propriedades dos imanes 2. Linhas do Campo magnético no imane 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).

O campo magnético é um campo vectorial, similar ao campo eléctrico 2. Linhas do Campo magnético no imane 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.

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

3. Definição de campo magnético e 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. Verificou-se que - A força magnética é proporcional à carga q da partícula, bem como à velocidade da partícula. - 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)

Módulo da força magnética Módulo do campo magnético - 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 Módulo da força magnética Módulo do campo magnético Unidade do campo magnético no SI é o tesla: 1 T = 1 N s/C m

REGRA DA MÃO DIREITA PARA DETERMINAR A DIRECÇÃO DA FORÇA MAGNÉTICA

MOVIMENTO DE UMA PARTÍCULA CARREGADA 4. Força magnética sobre: i) uma partícula carregada com velocidade num campo magnético, ii) um condutor com corrente eléctrica num campo magnético. (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. MOVIMENTO DE UMA PARTÍCULA CARREGADA NUM CAMPO MAGNÉTICO (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  entrando na página  saindo da página

Duas cargas de mesma massa mas de diferentes cargas positivas

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

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 FB B q +q v Não existe componente de força na direcção paralela a  a componente da velocidade nesta direcção permanece constante. A força magnética sobre a partícula é perpendicular a Resulta que a trajectória da partícula é helicoidal

Exemplo 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. Desta maneira, electrões e protões ficam aprisionados pelo campo magnético terrestre não uniforme, formando os cinturões de radiação de Van Allen

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). 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.

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

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.

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