3º D - semana de 15/06 A 19/06 -Física

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Identificar a relação entre a corrente elétrica e o campo magnético correspondente em termos de intensidade, direção e sentido;
Interação elétrica e magnética e o conceito de campo 

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Campo magnético gerado por um fio condutor

As experiências realizadas por Oersted mostraram que um condutor percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético ao seu redor.

Inicialmente, a eletricidade e o magnetismo foram estudados de forma separada, pois filósofos gregos pensavam que esses dois ramos da física não tinham relação. Porém, após os experimentos de Cristian Oersted foi possível verificar que eletricidade e magnetismo tinham sim uma relação. Em seus experimentos, Oersted pôde comprovar que um fio percorrido por uma corrente elétrica gerava a sua volta um campo magnético. Essa comprovação veio através da movimentação da agulha de uma bússola.  

Oersted colocou uma bussola próximo a um condutor percorrido por uma corrente elétrica e verificou que ela se orientava em um sentido diferente do sentido que assumia quando cessava a corrente elétrica no fio.

Após diversos estudos, verificou-se que a corrente elétrica produz um campo magnético proporcional à intensidade da corrente, isto é, quanto mais intensa for a corrente elétrica que percorre o fio, maior será o campo magnético produzido a sua volta.

Podemos determinar o sentido do campo magnético em torno do fio condutor através de uma simples regra conhecida como regra da mão direita. Nesta regra usamos o polegar para indicar o sentido da corrente elétrica e os demais dedos indicam o sentido do campo magnético.

A intensidade do campo magnético gerado ao redor do fio condutor retilíneo é dada pela seguinte equação:

Onde μ é a grandeza física que caracteriza o meio no qual o fio condutor está imerso. Essa grandeza é chamada de permeabilidade magnética do meio. A unidade de μ, no SI, é T.m/A (tesla x metro/ampere). Para o vácuo, a permeabilidade magnética (μ_o) vale, por definição:

μ_o = 4π.10^-7T.m/A

Vejamos um exemplo:

Suponha que temos um fio percorrido por uma corrente de intensidade igual a 5 A. Determine o campo magnético de um ponto situado a 2 cm do fio.

Calculamos o campo através da equação acima, portanto, temos que as grandezas envolvidas no exemplo são: i = 5 A, R = 2 cm = 2 x 10^-2 m. Calculemos.

Linhas de campo magnético geradas ao redor de um condutor retilíneo e longo

As primeiras observações experimentais de fenômenos magnéticos foram realizadas pelos gregos em uma região da Ásia Menor denominada de Magnésia. Eles verificaram que certo tipo de pedra denominada de magnetita (ou ímã natural) era capaz de atrair pedaços de ferro. Em 1820, o dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) observou que uma corrente elétrica percorrendo um fio condutor também produz campo magnético. Essa descoberta deu início à unificação dos fenômenos elétricos e magnéticos, originando o ramo da física denominado de eletromagnetismo. Para o caso de um fio condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica, o campo magnético produzido em um ponto P, em torno do fio condutor, depende da permeabilidade magnética do meio, da intensidade da corrente elétrica e da distância do fio condutor ao ponto P. Considere a situação em que dois condutores retilíneos e paralelos são percorridos por corrente elétrica de intensidades i₁ = 2A e i₂ = 4A, conforme mostra a figura a seguir:

Podemos afirmar que a razão entre as intensidades dos campos magnéticos B₁/B₂, produzidos pelos dois condutores retilíneos no ponto P, vale quanto?

Aplicando a equação do campo magnético para o fio retilíneo para cada um dos fios, teremos:

Dividindo B₁ por B₂, teremos:

Exercício

1.

A figura mostra dois fios longos e paralelos separados por uma distância d = 10,0cm, que transportam correntes de intensidade I = 6,0A em direções opostas.

Considerando μ_o = 4π-10^–7Tm/A, o módulo do campo magnético resultante no ponto P, situado a 2d à esquerda do ponto A, em μT, é igual a:

a) 1,0

b) 1,5

c) 2,0

d) 10,0

e) 12,0

2. Um fio retilíneo conduz corrente elétrica de 2 A. Marque a alternativa correta a repeito dos valores e características dos campos magnéticos criados em pontos próximos ao fio.

a) A uma distância de 5 cm do fio, o campo magnético possui intensidade de 6 μT.

b) O campo magnético gerado por um fio possui a mesma direção e o mesmo sentido do deslocamento das cargas elétricas.

c) O campo magnético gerado pelo fio possui formato circular e vale 8 μT a uma distância de 15 cm do fio.

d) O campo magnético gerado pelo fio possui formato circular e vale 8,5 μT a uma distância de 10 cm do fio.

e) Todas as afirmações anteriores estão incorretas.

3.Leia as afirmações a respeito de campos magnéticos gerados por fios retilíneos.

I – O campo magnético gerado por um fio retilíneo é diretamente proporcional à corrente elétrica e inversamente proporcional ao quadrado da distância de um ponto qualquer ao fio;

II – O campo magnético do fio retilíneo sempre é circular e no sentido horário;

III – O campo magnético gerado por um fio retilíneo é diretamente proporcional à corrente elétrica e inversamente proporcional à distância de um ponto qualquer ao fio;

IV – O campo magnético do fio retilíneo sempre é circular. O sentido da corrente elétrica define se o campo magnético ocorre no sentido horário ou anti-horário.

Está correto o que se afirma em

a) I e II

b) I e III

c) II e IV

d) I e IV

e) III e IV.