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quarta-feira, 22 de setembro de 2021

Eletricidade - Aula 31

Visualização, por meio de limalha de ferro, do campo magnético criado por uma corrente elétrica que percorre uma espira circular e um solenóide.

31ª aula
Voltando ao primeiro fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau
x
Você já estudou que "toda corrente elétrica origina no espaço que a envolve um campo magnético". Estudou também as características do campo magnético criado pela corrente elétrica que atravessa um condutor retilíneo.

Vamos agora analisar mais dois casos:

1º) Campo magnético no centro O de uma espira circular de raio R percorrida por corrente elétrica de intensidade i

Vista de frente e em perspectiva. Espira circular é um fio condutor dobrado segundo uma circunferência.
Clique para ampliar.

B em O tem as seguintes características:

Direção: da reta perpendicular ao plano da espira

Sentido: dado pela regra da mão direita número 1

Intensidade:

x
Analogamente a um ímã uma espira percorrida por corrente tem também dois polos.

Polo norte: face da espira por onde B "sai". Neste caso, "a corrente elétrica é vista no sentido anti-horário".



Polo sul: face da espira por onde B "entra". Neste caso, "a corrente elétrica é vista no sentido horário".


2º) Campo magnético no interior de um solenoide percorrido por corrente elétrica de intensidade i
x
Solenoide ou bobina longa: fio condutor enrolado segundo espiras iguais, uma ao lado da outra, igualmente espaçadas. Clique para ampliar

Seja P um ponto interno ao solenoide. O vetor B em P tem as seguintes características:

Direção: do eixo do solenoide

Sentido: dado pela regra da mão direita número 1

Intensidade: 


N/L é a densidade de espiras, isto é, é o número N de espiras existentes num comprimento L de solenoide.

Em qualquer outro ponto interno, o vetor campo magnético B tem as mesmas características. Isto significa que o campo magnético no interior do solenoide é uniforme.

Clique para ampliar

Analogamente a um ímã e a uma espira, um solenoide também tem dois polos.

Polo norte: face do solenoide por onde saem as linhas de indução
Polo sul: face do solenoide por onde entram as linhas de indução


Recorde os três casos

Clique para ampliar

Exercícios básicos

Exercício 1:
a) Represente o vetor campo magnético B no centro O da espira circular de raio R, vista de frente, conforme a figura.

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b) Dobrando-se a intensidade da corrente elétrica que percorre a espira, o que ocorre com a intensidade de B

Resolução: clique aqui

Exercício 2:
Uma espira circular de raio R e centro O e um fio retilíneo são percorridos por correntes elétricas de intensidades i e I, respectivamente. A espira e o fio encontram-se no mesmo plano conforme se indica na figura.

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Sabendo-se que o campo magnético resultante em O é nulo, determine:

a) o sentido de I;
b) a relação i/I.

Resolução: clique aqui

Exercício 3:
Duas espiras concêntricas de raios R1 e R2 são percorridas por correntes elétricas de intensidades i1 e i2, conforme mostra a figura.

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Sabe-se que: i1 = i2 = 5 A; R2 = 2.R1 = 10 cm e μ0 = 4.π.10-7 T.m/A

Determine a intensidade do vetor campo magnético resultante no centro comum O.

Resolução: clique aqui

Exercício 4:
Considere o solenoide esquematizado na figura.

Clique para ampliar

a) Qual é a direção e o sentido de B no ponto P, interno ao solenoide?
b) A face X é Norte ou Sul?
c) Represente as linhas de indução no interior do solenoide
d) Qual é a intensidade da corrente elétrica i que percorre o solenoide sabendo-se que o campo magnético no interior tem intensidade 
B = 4.π.10-3 T
Dados: μ0 = 4.π.10-7 T.m/A; densidade de espiras: 1000 espiras/metro

Resolução: clique aqui 

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