Campo Magnetico

Índice

1-Campo Magnético

1.1- Campo Magnético B ⃗

1.2- O efeito Hall

1.3- Linhas de Campo Magnético

1.4- Uma partícula carregada em Movimento Circula

1.5- Força magnética em um fio Percorrido por Corrente

1.6- Torque em um Espira Percorrido por Corrente

1.7- Energia Potencial de um Dipolo Magnético

1.8- Exemplo

2- Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

2.1- Lei de Biot- Savart

2.2- Campo Magnético Produzido pela Corrente em um fio Retilíneo Longo

2.3- Campo Magnético de um Arco de Circunferência

2.4- Força entre Correntes Paralelas

2.5- Lei de Ampére

2.6- Campos Magnéticos Solenoide e de um Toroide

2.7- Campo de um Dipolo Magnético

2.8- Exemplo

3- Indutância

3.1- Indutância de um Solenoide

3.2- Autoindução

3.3- Circuitos RL Série

3.4- Indução Mútua

3.5- Exemplo

4- Bibliografia

1. Campo Magnético

O campo magnético pode ser definido tomando como base os campos elétricos e gravitacionais, que determinam as modificações no espaço em razão da presença de cargas elétricas ou de massa. Sendo assim o campo magnético é a região do espaço na qual um ímã manifesta sua ação.

Representação do campo magnético de um ímã através de limalhas de ferro.

http://www.alunosonline.com.br/fisica/campo-magnetico.html

Entretanto, embora a existência de cargas magnéticas ( conhecidas como monopólios magnéticos ) seja prevista em algumas teorias, essas cargas até hoje não foram observadas. Como são produzidas, então, os campos magnéticos?

Os campos magnéticos podem ser produzidos de duas formas.

1ª. Usar partículas eletricamente carregadas em movimento, como os elétrons responsáveis pela corrente elétrica em um fio, para fabricar um eletroímã. A corrente produz um campo magnético que pode ser usado, por exemplo, para controlar o disco rígido de um computador ou para transforma sucata de um lugar para outro .

Disco rígido de um computador

http://www.infoescola.com/informatica/disco-rigido/

2ª. Usar partículas elementares, como o elétrons, que possuem um campo magnético intrínseco. O campo magnético é uma propriedade básica de muitas partículas elementares, do mesmo modo como a massa e a carga elétrica ( quando existe ) são propriedades básicas. Em alguns materiais os campos magnéticos dos elétrons se somam para produzir um campo magnético no espaço que cerca o material. É por isso que um ímã permanente, do tipo de porta de geladeiras, possui um campo magnético permanente. Na maioria dos materiais, porém, os campos magnéticos dos elétrons se cancelam e o campo magnético em torno do material é nulo. Essa é a razão pela qual não possuímos um campo magnético permanente em torno do nosso corpo.

1.1O Campo Magnético B ⃗

Representamos o campo magnético em um ponto no espaço por um vetor denominado vetor indução magnética ou, simplesmente, vetor campo magnético, representado por B ⃗. No sistema Internacional de unidades ( SI ), a unidade de intensidade do vetor B denomina- se tesla ( T ):

T=1N/(A . m) = 104 gauss.

Vamos definir o Campo Magnético B ⃗ com as seguintes propriedades:

1.Toda corrente que flui em um fio cria um campo magnético em todos os pontos do espaço ao seu redor.

2.Em cada ponto do espaço, o campo magnético é um vetor. Ele possui tanto um módulo, que chamamos de intensidade de campo magnético B ⃗, quanto uma orientação ( direção e sentido).

3.O campo magnético exerce forças sobre os polos magnéticos. A força exercida sobre um polo norte é paralela a B ⃗, e a força exercida sobre o polo sul é oposta a B ⃗.

Como os monopólios magnéticos até hoje não foram encontrados, devemos definir B ⃗ de outro modo, em termos da força magnética F ⃗Bexercida sobre uma partícula de prova carregada eletricamente e em movimento.

Podemos definir um campo magnético B ⃗como uma grandeza vetorial cuja direção coincide com aquela para qual a força é zero. Depois de medir F ⃗Bpara (V ) ⃗perpendicular a B ⃗, definimos o módulo de B em termos do módulo da força:

B ⃗= F ⃗B / | q|v

em que q é a carga da partícula.

Podemos expressar esses resultados através da seguinte equação vetorial:

F ⃗B= qvx B ⃗;

ou seja, a força F ⃗Bque age sobre a partícula é igual à carga q multiplicada pelo produto vetorial da velocidade v pelo campo B ⃗( medidos no mesmo referencial ). Podemos escrever o módulo de F ⃗B na forma

F ⃗B = |q|vB ⃗sen ϕ,

em que ϕ é o ângulo entre as direções da velocidade v e do campo magnético B ⃗.

1.2O efeito Hall

Quando uma fita condutora de espessura λ, percorrida por uma corrente ι ̇, é submetida a um campo magnético B ⃗, alguns portadores de carga se acumulam em um dos lados da fita, criando uma diferença de potencial V entre os lados da fita. As polaridades dos lados indicam o sinal dos portadores de carga.

1.3 Linhas de Campo Magnético

Podemos representar o campo magnético através de linhas de campo. As regras são as mesma: ( 1 ) a direção da tangente a uma linha de campo magnético em qualquer ponto fornece a direção de B ⃗nesse ponto; ( 2 ) o espaçamento das linhas representa o módulo de B ⃗; quanto mais