Material de estudo: Força Magnética

FORÇA MAGNÉTICA SOBRE CARGAS ELÉTRICAS

Um campo magnético não atua sobre cargas elétricas em repouso, mas se pegarmos esta carga e lançarmos com uma velocidade v em direção a uma área onde há um campo magnético B pode aparecer uma força F atuando sobre esta carga, denominada força magnética. As características desta força magnética foram determinadas pelo físico Hendrick Antoon Lorentz (1853-1920). Em suma:

• É a interação entre duas cargas em movimento e seus respectivos campos magnéticos.
• Só surge se houver cargas em movimento
• Por exemplo, Q1 e Q2: O campo magnético associado a carga Q1 pode influenciar o movimento da carga Q2 e vice-versa.
• Os campos magnéticos são considerados MEDIADORES das interações entre essas cargas.
• Se a carga estiver se movimentando na mesma direção e mesmo sentido do campo, a força magnética é nula

FORÇA DE LORENTZ

• A força que surge da interação entre essas duas cargas eletrizadas e em movimento é chamada de Força de Lorentz.
• É uma grandeza vetorial, logo, precisa de DIREÇÃO e SENTIDO.
• A direção da força é perpendicular à direção da velocidade e ao próprio campo magnético.

REGRA DA MÃO ESQUERDA

Por ser uma grandeza vetorial, para encontrarmos a força magnética precisaremos também encontrar direção e sentido. Usa-se um truque chamado REGRA DA MÃO ESQUERDA.

• O dedo polegar representa o sentido da força magnética
• O dedo indicador representa o sentido do campo magnético, formando ãngulo de 90 com o polegar
• Mesma direção
• Sentido depende do valor da carga. Se for positiva, o polegar aponta pra cima. Se negativa, aponta pra baixo.
• O dedo médio representa o sentido da velocidade, formando ângulo de 90 com o dedo polegar e indicador.

Ilustração da Regra da mão esquerda

APLICAÇÃO EM FÓRMULA

• Calcula-se a força em módulo, considerando
• V = a velocidade
• Q = a carga elétrica inserida
• B = o campo magnético naquela região
• SenA = ângulo entre B e V

EFEITO DA FORÇA MAGNÉTICA

A força magnética conduz diversos efeitos dependendo da forma que ela é aplicada, como por exemplo:

CARGAS EM REPOUSO

• Um campo magnético não interage com cargas em repouso.

  CARGAS COM VELOCIDADE NA MESMA DIREÇÃO DO CAMPO

• Um campo magnético estacionário não interage com cargas que tem velocidade na mesma direção do campo, sendo em qualquer sentido.

  CARGAS C VELOCIDADE COM DIREÇÃO DIFERENTE DO CAMPO

• Quando a carga tem direção diferente do campo estacionário, a força será dada pelo produto entre B e V, através de uma complicada equação que não é vista no ensino médio.

CARGAS COM MOVIMENTO PERPENDICULAR AO CAMPO

• Se aproximarmos uma carga com movimento perpendicular ao campo magnético, esse movimento será desviado ao campo e a velocidade. Ou seja, desviada para cima  se for positiva e para baixo se for negativa.

  CARGAS COM MOVIMENTO CONTRÁRIO AO CAMPO

• Será perpendicular ao campo e a velocidade.

FORÇA MAGNÉTICA NUM CONDUTOR RETILÍNEO

Lorentz verificou que ao passar corrente num determinado fio as bússolas do seu laboratório se moveram, ou seja criou um novo campo magnético.

A partir daí, concluiu-se que com uma corrente elétrica é possivel criar um campo magnético.

Testou de diversas formas, inclusive pondo pó de ferro na mesa e um tubo condutor em cima com um fio. Viu a corrente elétrica passar e atrair o pó de ferro da mesa passar pelo tubo.

REGRA DA MÃO DIREITA

• Para descobrir o sentido do vetor da Força Magnética, usamos a regra da mão direita.
• Com a mão aberta, aponta o polegar no sentido da pelocidade e os demais dedos na direção do campo magnético.
• Para cargas positivas, a direção é uma linha que atravessa a mão e o sentido é uma linha que sai da palma da mão, como se desse a volta.
• Para cargas negativas, a direção é uma linha que atravessa a mão e o sentido é um vetor que entra na palma da mão.

• Quando existem cargas se movimentando num interior de um fio condutor retilíneo, consideramos que existe corrrente elétrica.
• Quando esse fio é posto num campo magnético, ele sofre ação de uma FORÇA MAGNÉTICA, que representamos pela letra F.
• Fluem do potencial negativo para o negativo. O fluxo é contrário a corrente elétrica

A velocidade e intensidade das cargas são iguais, mas cada uma delas está sujeita a uma força diferente, que calcula-se por:

F = B . i . L . senӨ

Sendo Ө o ângulo formado entre a velocidade da carga e o campo magnético.

Para um condutor retilíneo de comprimento L, percorrido por uma corrente i, temos:  

L = v.Δt                       e                        i = q/Δt

FORÇA MAGNÉTICA ENTRE FIOS PARALELOS

É o estudo da força magnética produzida por dois fios postos em posição paralela conduzidos por corrente elétrica e a intensidade do campo magnético onde se encontram esses fios.

• A força que atua no fio 2 é graças ao campo magnético do fio 1.
• A força que atua no fio 1 é graças ao campo magnético do fio 2.
• D é a distância entre os fios
• I1 e I2 são as correntes elétricas que passam por eles
• B é o campo magnético

 

CADA FIO GERA UM CAMPO MAGNÉTICO

ENTRE ELES, OCORRE UMA FORÇA MAGNÉTICA

FIOS COM CORRENTE DE MESMO SENTIDO – ocorre atração

FIOS COM CORRENTES DE SENTIDOS CONTRÁRIOS – ocorre repulsão