Eletromagnetismo Flashcards
O ímã da figura foi cortado em duas partes. Preencha as polaridades de cada parte dos dois pedaços de ímã remanescentes.
1: Norte
2: Sul
3: Norte
4: Sul
As polaridades são mantidas na ordem original, a olhar a linha de corte.
Não é possível termos um ímã com apenas um polo magnético. Todo ímã tem polos norte e sul.
Desenhe o globo terrestre com os polos magnéticos e geográficos. Desenhe também algumas linhas de campo magnético ao redor do planeta.
Note que os polos magnéticos e geográficos não são localizados exatamente no mesmo ponto, apesar de serem “próximos”. O polo sul magnético está perto do polo norte geográfico, assim como o polo norte magnético está próximo do sul geográfico.
Desenhe um ímã com os polos magnéticos e com algumas linhas de campo.
Os ímãs apresentam dois polos: norte e sul.
As linhas de campo magnético saem do polo norte rumo ao polo sul.
Qual é a unidade, no SI, utilizada para medir a intensidade do campo magnético?
Tesla (T).
Gauss (G) é uma unidade usual de campo magnético, sendo 1T = 10.000G.
Quais são os tipos de metais que são fortemente atraídos por ímãs?
São os metais ferromagnéticos, que são constituídos por ferro, níquel e/ou cobalto.
Quais são os tipos de materiais que são fracamente atraídos por ímãs?
São os materiais paramagnéticos, como a prata, alumínio e até mesmo do oxigênio (O2), na forma gasosa, sob determinada temperatura e pressão.
Obs.: O cobre em forma de vapor é paramagnético, mas em forma metálica o cobre puro resulta ser diamagnético à temperatura ambiente - https://www2.ufjf.br/fisica//files/2013/10/FIII-10-02-Ferromagnetismo-paramagnetismo-e-diamagnetismo3.pdf
Quais são os tipos de materiais que são fracamente repelidos por ímãs?
São os materiais diamagnéticos, como o bismuto, a água, pvc e gás hélio (sob determinada temperatura e pressão).
https://www.youtube.com/watch?v=38C0XHTscFs
O que é uma bússola e como funciona?
A bússola é um instrumento que consiste em uma agulha magnética que interage com a componente horizontal do campo magnético terrestre, o qual exerce torque sobre a agulha da bússola, fazendo com que o polo norte da mesma se alinhe com o polo sul magnético terrestre.
https://www.ufrgs.br/amlef/glossario/bussola/
O que é um eletroímã? Diga um exemplo de eletroímã.
Eletroímã é um dispositivo formado por um núcleo de ferro (barra de ferro ou outro metal ferromagnético) envolto por um fio espiralado (bobina). Quando uma corrente elétrica passa pelas espiras da bobina, cria-se um campo magnético.
Resumindo, é um dispositivo que gera campo magnético a partir de uma corrente elétrica que passa por ele.
Qual a importância do experimento de Oersted de 1819 para a compreensão do eletromagnetismo?
Em 1819 Oersted percebeu que a agulha de uma bússola que se encontra próxima a um fio se move no momento me que o circuito é ligado. Ou seja, descobriu que os elétrons em movimento no fio geram campo magnético e, portanto, os fenômenos elétricos estão conectados aos magnéticos.
Partículas carregadas, quando estão em uma região de campo elétrico E sofrem força elétrica Fe e, quando estão em uma região com campo magnético B, sofrem força magnética Fm . Qual a relação entre a direção de E e de Fe, e qual a relação entre a direção de B e de Fm?
A força elétrica atuante em uma partícula possui sempre a mesma direção do campo elétrico de onde esta partícula estiver.
Já a força magnética é ortogonal ao campo magnético da região.
Em relação ao sentido das forças, vai depender do sinal da carga, conforme mostra a figura.
O sentido da Fm é obtido através da regra da mão direita.
Escreva a equação da intensidade da força magnética Fm atuante em uma partícula de carga q que se locomove com velocidade v em uma região de campo magnético B.
Fm = q.(v x B),
sendo v x B o produto vetorial dos vetores v e B. Ou seja, o módulo da força magnética é dada pela equação
Fm = q.v.B.senθ,
sendo θ o ângulo entre os vetores v e B.
Como funciona a regra da mão direita (ou regra do “tapa”) para determinar a direção e sentido da Fm atuante em uma partícula de carga q que se locomove com velocidade v em uma região de campo magnético B?
Uma mão esticada, com o dedão perpendicular os outros dedos, é uma ótima referência para os 3 eixos.
O dedão aponta para v (eixo 1), enquanto os outros dedos aponta para B (eixo 2). A Fm está no 3° eixo, perpendicular aos outros dois, que é para onde a palma (ou as costas) da mão aponta.
Palma da mão para partículas positivas e a parte de trás, para as negativas.
Como funciona a regra da mão direita para determinar o sentido das linhas de campo magnético B ao redor de fios com corrente elétrica i?
O campo magnético, assim como qualquer outro vetor (velocidade v da partícula, por exemplo, ou até mesmo o vetor densidade de corrente J), pode apontar para qualquer sentido no espaço: →, ↑, ←, ↓, ou qualquer combinação desses (diagonal). Entretanto esses sentidos representam apenas 2 dimensões. Como representar um vetor que aponta para fora ou para dentro de um espaço que está na tela do seu dispositivo eletrônico ou papel de alguma avaliação que venha a fazer?
vetor apontando para dentro: x circunscrito e vetor apontando para fora: . circunscrito, conforme mostra a figura.
Qual é o sentido do campo magnético gerado pela espira da figura e como obter o seu módulo, em função da corrente i e do raio R da espira?
Utilizando a regra da mão direita, obtém-se que o campo magnético no centro da espira apontam para fora da tela.
A partir da lei de Ampère, temos que a intensidade do campo magnético gerada no interior de uma espira circular com corrente i e raio R é dada pela equação:
B = μ.i/2R.
Pelo lado de fora, o campo passa rente à espira e, portanto, dizemos que B ~ 0 fora da espira.
Qual é o sentido do campo magnético gerado pela bobina da figura e como obter o seu módulo, em função da corrente i, do raio R da espira e do número N de espiras da bobina?
A partir da lei de Ampère, temos que a intensidade do campo magnético gerada no interior de uma bobina com N espiras circulares com corrente i e raio R é dada pela equação:
B = N.μ.i/2R.
A figura mostra uma bobina (solenoide) de comprimento total L do núcleo, com N espiras espaçadas. Qual é a intensidade do campo magnético no interior dessa bobina, em função da corrente i, do raio R das espiras, do número N de espiras da bobina e de seu comprimento L?
B = N.μ.i/L, ou ainda:
B = n.μ.i, onde n = N/L (número de espiras por unidade de comprimento)
Desenhe dois fios retilíneos paralelos, próximos um do outro, com correntes no mesmo sentido, indicando o sentido das forças magnéticas em cada um.
A corrente do primeiro fio gera um campo magnético na região, produzindo força magnética no segundo fio e vice-versa.
Usando a regra da mão direita, podemos ver que o fio 2 está em um local de campo magnético entrando na tela, gerado pelo fio 1.
Usando a regra do tapa, onde o dedão aponta para cima (corrente no fio 2) e os outros dedos apontam para dentro (campo mag gerado pelo fio 1 na região onde se encontra o fio 2), temos o sentido da força apontando para a esquerda (palma da mão). Fazendo o mesmo para o fio 1, teremos a situação apresentada na figura.
Nesse caso de correntes no mesmo sentido, os fios se atraem.
Desenhe dois fios retilíneos paralelos, próximos um do outro, com correntes em sentidos opostos, indicando o sentido das forças magnéticas em cada um.
A corrente do primeiro fio gera um campo magnético na região, produzindo força magnética no segundo fio e vice-versa.
Usando a regra da mão direita, podemos ver que o fio 2 está em um local de campo magnético entrando na tela, gerado pelo fio 1.
Usando a regra do tapa, onde o dedão aponta para baixo (corrente no fio 2) e os outros dedos apontam para dentro (campo mag gerado pelo fio 1 na região onde se encontra o fio 2), temos o sentido da força apontando para a direita (palma da mão). Fazendo o mesmo para o fio 1, teremos a situação apresentada na figura.
Nesse caso de correntes em sentidos opostos, os fios se repelem.
No caso de 2 fios retilíneos paralelos de comprimento L e corrente i1 e i2, a uma distância d próxima um do outro, qual é a intensidade do campo magnético que o fio 1 gera no fio 2 e vice-versa?
Fios carregados geram campo magnético ao redor. Usando a lei de Ampère, temos que a intensidade desse campo é:
Bfio = μ.i/2πd.
Portanto, o campo produzido pelo fio 1 na região onde se encontra o segundo fio é:
Bfio1 = μ.i1/2πd
e o campo produzido pelo fio 2 na região onde se encontra o segundo fio é:
Bfio2 = μ.i2/2πd
No caso de 2 fios retilíneos paralelos longos de comprimento L e corrente i1 e i2, a uma distância d próxima um do outro, qual é a intensidade da força magnética que o fio 1 sofre devido à presença do fio 2 e vice-versa?
Força magnética que o fio 1 faz em 2:
F12 = i2.L.B1,
Sendo Bfio1 = μ.i1/2πd. Logo:
F12 = i2.L.μ.i1/2πd
Analogamente, a força que o fio 2 faz em 1 é:
F21 = i1.L.μ.i2/2πd
Repare que as intensidades das forças são as mesmas, porque formam par ação-reação. Note também que possuem sentidos opostos.
O que é fluxo magnético?
Fluxo magnético φ é uma grandeza escalar que mede a quantidade de linhas de campo magnético B que atravessam uma superfície de área A.
Escreva a equação de fluxo magnético φ em uma superfície de área A que é atravessada por linhas de campo magnético B.
φ = B.A = B.A.cosθ
A vetor área A aponta para a normal à superfície.
Observe a figura e diga em qual situação o fluxo magnético na espira é maior e em qual é menor.
Explique a lei de Faraday.
Faraday concluiu que quando um circuito é atravessado por um fluxo magnético φ variável, essa variação de fluxo ∆φ produz uma tensão elétrica, induzindo uma corrente no circuito.
E ainda, a força eletromotriz (fem) induzida sobre o circuito é igual a taxa de variação do fluxo magnético.
Foi Neumann quem descobriu essa última afirmativa, e Lenz trouxe o fato de o fluxo magnético gerado pela corrente induzida no circuito ser oposto à variação de fluxo que o circuito está submetido (em outras palavras, é responsável pelo sinal negativo da equação da oriunda a lei de Fadaray que, devido às contribuições de Neumann e Lenz, é chamada de lei de Fadaray-Neumann-Lenz).
Explique a lei de Lenz.
Devido à conservação de energia, a fem
induzida devido à variação de fluxo magnético (lei de Faraday) é no sentido de criar um campo magnético que vai se opor à essa variação do fluxo.
