SLIDES DE APRESENTAÇÃO DE AULA Magnetismo 2020.pptx

SLIDES DE APRESENTAÇÃO DE AULA

1. MAGNETISMO PROF. ALEXIS CUNHA O magnetismo  é a parte da física que procura estudar fenômenos relacionados com as propriedades dos ímãs . A palavra magnetismo tem origem na Grécia antiga. Em uma cidade chamada Magnésia foi observado um minério com a propriedade de atrair objetos de ferro. A este minério foi dado o nome de magnetita. Fonte:  https://www.mundovestibular.com.br/estudos/fisica/magnetismo

2. Ímãs A propriedade dos ímãs de atrair materiais ferromagnéticos ocorre devido ao óxido de ferro (Fe 3 O 4 ). É possível também a criação de ímãs artificiais, criados através de processos denominados de imantação.

3. Fenômenos magnéticos Ao colocarmos limalhas de ferro próximo a um ímã em forma de barra, observamos que elas são atraídas, se concentrando na região das extremidades do ímã. Essas extremidades são denominadas de polos do ímã. As limalhas se concentram principalmente nos pólos do ímã. Polo Norte Polo Sul

4. Polos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem.

5. Ao suspendermos um ímã pelo seu centro de gravidade, ele se alinha praticamente como o eixo geográfico (Norte – Sul) terrestre. Norte geográfico Sul geográfico Pólo Norte do ímã. Pólo Sul do ímã. N S Essa propriedade permitiu aos chineses Inventarem a bússola. Ângulo de declinação magnética.

6. É impossível separar os polos de um ímã. Ao se partir um ímã dois outros surgirão. Mesmo que se vá partindo até nível atômico, ainda assim surgirão novos ímãs. N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S Devido a essa propriedade dos ímãs concluímos que, ao contrário de cargas elétricas, não é possível obtermos um monopolo magnético, apenas dipolo.

7. Campo Magnético (B) Região no entorno de um ímã influenciada magneticamente pela presença do mesmo. B Vetor indução magnética. No S.I. é medido em Teslas (T) LINHAS DE INDUÇÃO MAGNÉTICA B B B Campo Magnético Uniforme ( CMU)

8. Direção e sentido do vetor B Uma agulha magnética, colocada em um ponto dessa região, orienta-se na direção do vetor B . O pólo norte da agulha aponta no sentido do vetor B . A agulha magnética serve como elemento de prova da existência do campo magnético num ponto. N S N S N S N S B 1 B 2 B 3

9. CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

10. AURORA BOREAL

11. Classificação das Substâncias Magnéticas Substâncias Ferromagnéticas: são aquelas que apresentam facilidade de imantação quando em presença de um campo magnético. Ex: ferro, cobalto, níquel, etc. Substâncias Paramagnéticas: são aquelas que a imantação é difícil quando em presença de um campo magnético. Ex: madeira, couro, óleo, etc. Substâncias Diamagnéticas: são aquelas que se imantam em sentido contrário ao vetor campo magnético a que são submetidas. Corpos formados por essas substâncias são repelidos pelo ímã que criou o campo magnético. Ex: cobre, prata, chumbo, bismuto, ouro, etc.

12. Ponto Curie Temperatura a partir da qual um material ferromagnético perde suas propriedades magnéticas. Obs.: Se baixarmos a temperatura, suas propriedades magnéticas retornam.

13. (FGV-SP) Da palavra ' aimant ', que traduzido do francês significa amante, originou-se o nome ímã, devido à capacidade que esses objetos têm de exercer atração e repulsão. Sobre essas manifestações, considere as proposições: assim como há ímãs que possuem os dois tipos de pólos, sul e norte, há ímãs que possuem apenas um; o campo magnético terrestre diverge dos outros campos, uma vez que o pólo norte magnético de uma bússola é atraído pelo pólo norte magnético do planeta; os pedaços obtidos da divisão de um ímã são também ímãs que apresentam os dois pólos magnéticos, independentemente do tamanho dos pedaços. Está correto o contido em: I, apenas. III, apenas. I e II, apenas. II e III, apenas. I, II e III. EXERCÍCIOS

14. (FUVEST-SP) Quatro ímãs iguais em forma de barra, com as polaridades indicadas, estão apoiados sobre uma mesa horizontal, como na figura, vistos de cima. Uma pequena bússola é também colocada na mesa, no ponto central P, equidistante dos ímãs, indicando a direção e o sentido do campo magnético dos ímãs em P. Não levando em conta o efeito do campo magnético terrestre, a figura que melhor representa a orientação da agulha da bússola é:

15. (ENEM-2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula. A elevação de temperatura descrita ocorre porque o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor. o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito. as nanoparticulas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor. o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo. as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor.

16. Força magnética sobre cargas Uma carga elétrica ou corpo carregado, em movimento no interior de um campo magnético, pode sofrer a ação de uma força magnética (FORÇA DE LORENTZ). + + + + a q Módulo: Direção: Perpendicular ao plano formado por V e B. Sentido: Determinado pela regra da mão direita. Regra da mão direita para carga positiva. Regra da mão direita para carga negativa.

17. 1° caso: velocidade com a mesma direção do campo magnético. a = 0° ou a = 180°. No 1°caso: a = 0° No 2°caso: a = 180° Como sen0° = 0 e sen180° = 0 MOVIMENTO RETILÍNEO E UNIFORME. (MRU)

18. 2° caso: velocidade com direção perpendicular ao campo magnético. a = 90°. Representação de um vetor entrando (perpendicularmente) no plano do papel. Representação de um vetor saindo (perpendicularmente) do plano do papel. C 1 C R

19. 3° caso: velocidade com a direção oblíqua à direção do campo magnético. Na direção X, o movimento é retilíneo e uniforme. Na direção Y, o movimento é circular e uniforme.

20. (UNEB) Uma partícula eletrizada com carga elétrica q=2.10 -6 C é lançada com velocidade v= 5.10 4 m/s em uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade 8T. sabendo-se que o angulo entre a velocidade e o campo magnético é de 30°, pode-se afirmar que a intensidade em Newtons , da força magnética sofrida pela partícula é 0,2. 0,4. 0,6. 0,8. 1,0. EXERCÍCIOS

21. Um elétron realiza um movimento circular uniforme (MCU) após penetrar numa região de campo magnético uniforme com velocidade perpendicular ao mesmo. Mantendo-se fixo o valor do campo magnético, repete-se o experimento, desta vez dobrando-se o valor da velocidade de entrada do elétron. Este elétron ainda realiza um MCU. Em relação ao raio da trajetória descrita pelo segundo elétron e ao período de seu movimento, podemos afirmar, corretamente, que o raio da trajetória dobra quando a velocidade dobra de valor, mas o período permanece inalterado. o raio da trajetória e o período dobram quando a velocidade dobra de valor. o raio da trajetória e o período diminuem pela metade quando a velocidade dobra de valor. o raio da trajetória permanece inalterado enquanto o período dobra de valor.

22. Uma partícula com carga  q  e massa  M  move-se ao longo de uma reta com velocidade  v  constante numa região onde estão presentes um campo elétrico de 500 V/m e um campo de indução magnética de 0,10T. Sabe-se que ambos os campos e a direção de movimento da partícula são mutuamente perpendiculares. A velocidade da partícula é: 500 m/s. Constante para quaisquer valores de campos elétrico e magnético. (M/q)5,0.10³ m/s. 5,0.10³ m/s. Faltam dados para o cálculo.

23. ELETROMAGNETISMO Um fio condutor, percorrido por uma corrente elétrica, afeta a orientação da agulha de uma bússola. Com essa descoberta, realizada pelo física dinamarquês Hans Christian Oersted em 1820, nasce o eletromagnetismo.

24. Campo magnético gerado por corrente elétrica. Condutor retilíneo percorrido por corrente elétrica. O campo magnético contorna o condutor e sua direção e seu sentido são dados pela regra da mão direita. O módulo é calculado pela expressão: Onde m é a permeabilidade magnética do meio. Para o vácuo: i i

25. EXERCÍCIOS Um condutor reto e extenso é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 4,5 A, conforme a figura. Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor indução magnética no ponto P a 30 cm do condutor, sabendo que o condutor e o ponto P pertencem ao mesmo plano do papel. É dado:  o = 4  .10 -7 T.m/A.

26. Espira circular percorrida por corrente elétrica. O campo magnético no interior da espira tem as seguintes características: MÓDULO: DIREÇÃO: Perpendicular ao plano da espira. SENTIDO: Dado pela regra da mão direita. Onde m é a permeabilidade magnética do meio. Para o vácuo:

27. Observando-se a espira de uma direção perpendicular ao plano da mesma: Para “n” bobinas justapostas.

28. EXERCÍCIO Duas espiras circulares, concêntricas e coplanares , de raios 3  m e 5  m, são percorridos por correntes de 3 A e 4 A, como mostra a figura. Qual o módulo do campo magnético no centro das espiras. Dado:  = 4  .10 -7 T.m/A

29. Solenóide percorrido por corrente elétrica. Pólo Sul magnético Pólo Norte magnético i O campo magnético no interior do solenóide tem as seguintes características: MÓDULO: DIREÇÃO: A mesma do eixo do solenóide. SENTIDO: Dado pela regra da mão direita. Onde m é a permeabilidade magnética do meio. Para o vácuo: L

30. EXERCÍCIO Na figura a seguir, a resist ência elétrica do solenóide que tem 1000 espiras por metro, é igual a 10 W . Supondo vácuo no interior do solenóide,  = 4  .10 -7 T.m/A, determine: O módulo do campo indução magnética em seu interior; A polaridade magnética da extremidade A.

31. Força magnética e indução magnética. Força magnética em condutor retilíneo percorrido por corrente elétrica. A direção e o sentido são dados pela regra da mão direita. Obs.: 1. a é o ângulo entre o condutor e o campo magnético. 2. Se a = 0° F MAG = 0. 3. Se a = 90° F MAG = B.i. l

32. Um campo magnético B, uniforme, é capaz de impedir a queda de um condutor retilíneo de comprimento l = 0,10 m e massa m = 10 g, horizontal e ortogonal às linhas do campo, quando por ele circula uma corrente i = 2,0 A. Calcule a intensidade do campo magnético. O que ocorreria se o sentido da corrente que circula no condutor fosse invertido? Justifique. EXERCÍCIO

33. Força magnética entre fios retilíneos infinitos e paralelos percorridos por corrente elétrica. Obs.: Quando os condutores são percorridos por correntes de mesmo sentido a força é de atração, caso contrário, repulsão.

34. EXERCÍCIO Dois condutores retos, extensos e paralelos estão separados por uma distância d = 2,0 cm e são percorridos por correntes elétricas de intensidades i 1 = 1,0 A e i 2 = 2,0A, com sentidos indicados na figura seguinte. Se os condutores estão situados no vácuo, a força magnética entre eles, por unidade de comprimento, no Sistema Internacional, tem intensidade de (Dado: m o = 4 p .10 -7 T.m/A.) 2.10 -5 , repulsão. 2.10 -5 , atração. 2 p .10 -5 , atração. 2 p .10 -5 , repulsão. 4 p .10 -5 , repulsão.

35. Espira retangular percorrida por corrente e imersa em um campo magnético uniforme i i i i i Sentido de rotação i NORTE SUL Observador. d

36. EXERCÍCIO Uma espira retangular ABCD de dimensões AB = 2 cm e BC = 1 cm localiza-se entre os pólos N e S de um ímã permanente, conforme a figura. O campo de indução pode ser considerado uniforme nessa região, com intensidade B = 0,8 T. A bobina é percorrida pela corrente i = 5 A, no sentido ABCDA, e pode girar em torno do eixo de simetria e . Calcule o momento magnético da espira, na posição indicada. Indique o sentido em que a espira irá girar e qual a posição de equilíbrio.

37. Indução magnética. FLUXO MAGNÉTICO ( f ) Unidades de medida: No S.I. : T. m² = Wb (weber) No C.G.S.: gauss . cm² = Mx ( maxwell ) 1Wb = 10 8 Mx Observe que: Se a = 90° O fluxo será nulo, pois cos90° = 0. Se a = 0° O fluxo será máximo, pois cos0° = 1.

38. Um fio condutor, em forma de anel e com raio R = 5 cm, está em uma região do espaço em que existe um campo magnético constante e uniforme de módulo B = 1 Wb /m 2 (1 Tesla). A direção de B forma, com o plano do anel, um ângulo de 30°. Calcule o fluxo de B através do anel. EXERCÍCIO

39. FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA ( e ) Faraday notou que uma variação de fluxo magnético através de uma espira provocava o surgimento de uma força eletromotriz: LEI DE FARADAY D f = f – f Variação de fluxo magnético. LEI DE LENZ O sentido da corrente induzida é tal que se opõe à variação do fluxo que a produziu.

40. EXERCÍCIO Uma espira de área 6,0.10 -3 m² e resistência elétrica 2,0.10 -2  é disposta perpendicularmente a um campo magnético uniforme de indução B = 5,0.10 -3 T. Calcule o fluxo magnético através da espira. Se a intensidade do campo diminuir uniformemente para 2,0.10 -3 T, num certo intervalo de tempo, calcule a quantidade de carga elétrica induzida que atravessa a espira, nesse intervalo de tempo.

41. Determine o sentido da corrente induzida em cada caso apresentado.

42. CONDUTOR RETILÍNEO EM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME F MAG F EL i i i F MAG F EXT Mas: Onde: U = e d = L Conclusão: V FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA

43. EXERCÍCIO (UFPA) A figura a seguir mostra uma barra metálica que faz contato com um circuito aberto, fechando-o . A área do circuito é perpendicular a um campo magnético constante B = 0,15T. A resistência total do circuito é de 3,0 W . Qual é a intensidade da força necessária para mover a barra, como indicado na figura, com uma velocidade constante igual a 2,0 m/s? 5,50.10 -1 N. 2,50.10 -2 N. 3,75.10 -3 N. 2,25.10 -3 N. 5,50.10 -4 N.

44. TRANSFORMADORES Tem como objetivo modificar a tensão de corrente alternada aumentando-a ou diminuindo-a, dependendo do número de espiras da entrada e da saída. Desprezando-se as perdas, a Potência média de entrada é igual à de saída: O transformador funciona com base na indução magnética. É necessário que a tensão seja variável no primário (para haver variação de fluxo magnético), ou não haverá tensão no secundário.

45. A corrente elétrica no enrolamento primário de um transformador corresponde a 10 A, enquanto no enrolamento secundário corresponde a 20 A. Sabendo que o enrolamento primário possui 1 200 espiras, o número de espiras do enrolamento secundário é: 600 1200 2400 3600 EXERCÍCIO

46. O transformador, esquematizado na figura a seguir, é um dispositivo que permite a elevação ou o abaixamento da tensão fornecida, utilizando-se dos princípios da indução eletromagnética. Observe a figura atentamente. A diferença de potencial no medidor G e a corrente que flui através dele são, respectivamente: 120 V e 0,1 A. 120 V e 10 A. 1,2 V e 1,0 A. 0,0 V e 0,0 A. 1,2 V e 10 A.

47. FIM!