Cursos do Blog - Eletricidade

29ª aula
Segundo fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau

Todo condutor percorrido por corrente elétrica e imerso num campo magnético fica, em geral, sujeito a uma força F_m, denominada força magnética. Este é o segundo fenômeno eletromagnético.

Vamos dar as características da força magnética F_m que age num condutor retilíneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i e imerso num campo magnético uniforme B. Seja θ o ângulo entre B e o condutor, orientado no sentido da corrente elétrica i.

Campo magnético uniforme: B é o mesmo em todos os pontos. As linhas de indução são retas paralelas igualmente espaçadas e igualmente orientadas. (Clique para ampliar)

Força magnética F_m que age num condutor reto de comprimento L, percorrido por corrente elétrica de intensidade i e imerso num campo magnético uniforme B. (Clique para ampliar)

Características da F_m:

Direção: da reta perpendicular a B e ao condutor.

Sentido: determinado pela regra da mão direita número 2. Disponha a mão direita espalmada com os quatro dedos lado a lado e o polegar levantado. Coloque o polegar no sentido da corrente elétrica i e os demais dedos no sentido do vetor B. O sentido da força magnética F_m seria aquele para o qual a mão daria um empurrão.

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Observação: O sentido da força magnética pode também ser determinado pela regra da mão esquerda. Os dedos da mão esquerda são dispostos conforme a figura abaixo: o dedo indicador é colocado no sentido de B, o dedo médio no sentido de i. O dedo polegar fornece o sentido de F_m.

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Intensidade: a intensidade da força magnética F_m depende da intensidade do vetor campo magnético B, da intensidade da corrente elétrica i, do comprimento L do condutor e do ângulo θ entre B e i. É dada por:

F_m = B . i . L . sen θ

Observe que no caso em que o condutor é disposto paralelamente às linhas de indução, isto é, θ = 0 ou θ = 180º, a força magnética é nula.

Exercícios básicos

Exercício 1:
Aplicando a regra da mão direita número 2, represente a força magnética que age no condutor percorrido por corrente elétrica, nos casos indicados abaixo:

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Exercício 2:
Uma espira retangular é colocada perpendicularmente as faces norte e sul entre as quais existe um campo magnético uniforme. As linhas de indução do campo partem da face norte e chegam à face sul. Considere o sentido da corrente indicado na figura. Represente as forças magnéticas que agem nos lados AB e CD da espira. Em relação ao observador O qual é o sentido inicial de giro da espira? Horário ou anti-horário?

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Exercício 3:
Um condutor retilíneo de comprimento 30 cm está imerso num campo magnético uniforme de intensidade B = 2.10^-3 T. Seja i = 5 A a intensidade da corrente elétrica que percorre o condutor. Determine a intensidade da força magnética que age no condutor nos casos indicados abaixo:

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Exercício 4:
Um condutor reto, de massa m e comprimento L, encontra-se em equilíbrio sob ação do campo magnético uniforme de intensidade B e da gravidade. Seja g a aceleração gravitacional.

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a) Represente as forças que agem no condutor e indique o sentido da corrente elétrica i, que percorre o condutor.

b) Determine o valor de m em função de B, i, L e g.

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Exercício 5:
A barra homogênea de peso 2 N e de centro de gravidade CG, está apoiada em A. A espira quadrada CDGH, de peso desprezível e de lado 50 cm, está parcialmente imersa num campo magnético uniforme de intensidade B = 4. 10^-1 T. Quando pela espira circula uma corrente elétrica de intensidade i = 4 A a barra fica em equilíbrio na posição indicada. Nestas condições, qual deve ser o peso do bloco J?

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1:
(UFMS)
Um fio condutor, de comprimento L, percorrido por uma corrente de intensidade i, está imerso num campo magnético uniforme B. A figura a seguir mostra três posições diferentes do fio (a), (b) e (c), em relação à direção do campo magnético.
Sendo F(a), F(b) e F(c) as intensidades das forças magnéticas produzidas no fio, nas respectivas posições, é correto afirmar que:

a) F(a) > F(b) > F(c).
b) F(b) > F(a) > F(c).
c) F(a) > F(c) > F(b).
d) F(c) > F(b) > F(a).
e) F(a) = F(b) = F(c).


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Revisão/Ex 2:
(UNESP))
Um dos lados de uma espira retangular rígida com massa m = 8,0 g, na qual circula uma corrente I, é atado ao teto por dois fios não condutores de comprimentos iguais. Sobre esse lado da espira, medindo 20,0 cm, atua um campo magnético uniforme de 0,05 T, perpendicular ao plano da espira. O sentido do campo magnético é representado por uma seta vista por trás, penetrando o papel, conforme é ilustrado na figura.

Considerando g = 10,0 m/s² , o menor valor da corrente que anula as trações nos fios é

a) 8,0 A.
b) 7,0 A.
c) 6,0 A.
d) 5,0 A.
e) 4,0 A.

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Revisão/Ex 3:
(UFU)
Um objeto de massa M, carregado com uma carga positiva +Q, cai devido à ação da gravidade e passa por uma região próxima do polo norte (N) de um ímã, conforme mostra figura a seguir.

De acordo com o sistema de eixos representado acima, assinale a alternativa que contém a afirmativa correta.

a) O objeto sofrerá um desvio no sentido positivo do eixo y, devido à presença do campo magnético na região.
b) O objeto cairá verticalmente, não sofrendo desvio algum até atingir o solo, pois campos gravitacionais e magnéticos não interagem.
c) O objeto sofrerá um desvio no sentido positivo do eixo x, devido à presença do campo magnético na região.
d) O objeto sofrerá um desvio no sentido negativo do eixo x, devido à presença do campo magnético na região.

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Revisão/Ex 4:
(UFSCAR)
Um fio AC, de 20 cm de comprimento, está posicionado na horizontal, em repouso, suspenso por uma mola isolante de constante elástica k, imerso num campo magnético uniforme horizontal B = 0,5T, conforme mostra a figura.

Sabendo-se que a massa do fio é m = 10 g e que a constante da mola é k = 5 N/m, a deformação sofrida pela mola, quando uma corrente i = 2 A passar pelo fio, será de:

a) 3 mm.
b) 4 mm.
c) 5 mm.
d) 6 mm.
e) 20 mm.

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Revisão/Ex 5:
(UFV-MG)
A figura adiante mostra um elétron e um fio retilíneo muito longo, ambos dispostos no plano desta página. No instante considerado, a velocidade do elétron é paralela ao fio que transporta uma corrente elétrica I.

Considerando somente a interação do elétron com a corrente, é CORRETO afirmar que o elétron:

a) será desviado para a esquerda desta página.
b) será desviado para a direita desta página.
c) será desviado para dentro desta página.
d) será desviado para fora desta página.
e) não será desviado.

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n
Desafio: 

Um condutor em forma de "L" está imerso num campo magnético uniforme B, conforme a figura.

Seja i = 5,0 A a intensidade da corrente elétrica que percorre o condutor e Bx=x4,0.10^-2 T a intensidade do campo magnético. Determine a intensidade da força magnética resultante que age no condutor.

A resolução será publicada na próxima quarta-feira.

Resolução do desafio anterior:

Considere o campo magnético gerado pelas correntes elétricas de intensidades i₁xexi₂x=x5i₁ e um ponto P do campo. A corrente i₁ gera em P um vetor campo magnético de intensidade B. Qual é, em função de B, a intensidade do vetor campo magnético que as correntes i₁ e i₂ geram em P.

Resolução:

Pela regra da mão direita determinamos a direção e o sentido dos vetores campo magnético que i₁ e i₂ geram em P:

B₁ = B = (μ₀.i₁)/(2π.2r) (1) 
B₂ = (μ₀.i₂)/(2π.r) => B2 = (μ₀.5i₁)/(2π.r) (2)

(2)/(1): B₂/B = [(μ₀.5i₁)/(2π.r)]/[(μ₀.i₁)/(2π.2r)] => B₂/B = 10 => B₂ = 10B

B_result = B₂ - B = 10B - B => B_result = 9B

Resposta: 9B