Eletromagnetismo

faço esse vídeo pro pessoal do energia Blumenau energia bauni Camboriu energia Itajaí os lugares que eu tenho grande prazer de trabalhar especialmente pra galera do semin noturno de bário é o feriado de Primeiro de Maio me tirou aulas preciosas e alguns aspectos ainda precisam ser reforçados no magnetismo até nos terceir eu consegui dar uma revisada legal né falamos um pouquinho sobre a inseparabilidade dos polos magnéticos do ponto que ri do magnetismo terrestre certo Vimos que as explicações de veber para esses fenômenos E chegamos a falar de substâncias ferromagnéticas paramagnéticas e diamagnéticas respectivamente fortemente atraídas fracamente

atraídas e fracamente repelidas e até chegamos a ver que orst por acaso descobriu que cargas elétricas em movimento geram um campo magnético cargas elétricas em movimento geram um campo magnético e depois de investigação conseguimos determinar Como se calcula este campo magnético gerado por carga elétrica são três situações clássicas concordam fio reto e longo espira e solenoide importante o aluno conseguir né calcular e e difer essas formulinhas se eu tenho um fio reto e longo se a corrente elétrica está subindo neste fio pegando no fio com a mão direita eu sei que as linhas de Campo

penetram à direita e emergem à esquerda por isso que ao representar essas linhas de Campo circulares que são a gente faz setinhas apontando para dentro do quadro à direita e apontando para o espectador a esquerda aqui na frente do Fio as linhas de Campo apontam pra direita e lá atrás do Fio as linhas de Campo apontam para a esquerda as linhas de Campo apontam na direção onde uma bússola apontaria então uma bússola colocada na frente do Fio aponta pra nossa direita uma bússola colocada à direita do Fio aponta para dentro do quadro para calcular o

campo magnético gerado pelo fio reto e longo mi0 x i sobre 2 pi r o i é a intensidade de corrente elétrica o mi0 é a permeabilidade magnética e o r é a distância até o fio Vimos que além do fio reto e longo tem o caso da espira onde a gente deixa o fio formando um círculo se esse círculo tem raio R vamos supor que a corrente elétrica esteja nesse sentido pegando no fio com a mão direita o indicador e os acompanhantes penetram no quadro no centro da espira então eu sei que o campo

magnético no centro da espira está penetrando no quadro uma bolinha com um xizinho se a corrente elétrica fosse no sentido oposto o campo magnético estaria apontando para o espectador quando é uma espira para calcular o campo magnético gerado pela espira bem no seu centro mi0 I permeabilidade magnética vezes corrente elétrica que divide duas vezes R onde R é o raio da espira comparando as duas fórmulas eu vejo que no caso da espira não tem o pi E aí o pessoal faz essa piadinha com o nome espira não tem o pi e tem o caso clássico

do solenoide solenoide geralmente nós temos um núcleo de material ferro magnético onde a gente vai lá e dá várias voltas com fio esmaltado nesse material ferro magnético E aí tem 1 2 n voltas de fio esse solenoid tem um certo tamanho da primeira a última espira tem um tamanho l se eu quiser calcular o campo magnético lá no interior do solenoide a formazin fica mi0 x i ve n que é o número de voltas dividido por L que é o tamanho do solenoide por exemplo se a corrente elétrica Sobe aqui nesse fiozinho pegamos esse fiozinho

com a mão direita o dedão no sentido da corrente o indicador e os amiguinhos apontam PR esquerda e como as linhas de campo emergem do Norte e penetram no sul eu consigo descobrir a polaridade magnética deste meu eletroimã na maioria das turmas a gente até conseguiu fazer esse comentario Zinho agora para que a gente não corra riscos de ficar sem alguma parte né Eh eh na no nosso vestibular da Cafe agora a gente tem que dar uma avançadinha negócio é o seguinte quando nós começamos a investigar o efeito de Campos magnético sobre as cargas elétricas

o resultado Foi bastante interessante Imaginem vocês que usando por exemplo um imã em forma de ferradura aquele ã clássico que a gente vê nos desenhos animados que eu que eu consiga um campo magnético uniforme ou seja linhas paralelas igualmente espaçadas o que que seria então um campo magnético uniforme não se esqueçam que as linhas de Campo são contínuas elas não têm começo nem fim né Elas deveriam ser desenhadas por dentro do ã aqui as linhas de Campo não são que nem as linhas de campo elétrico digo as linhas de campo magnético são diferentes das linhas

de campo elétrico as linhas de campo elétrico nascem nas cargas positivas e morrem nas negativas as linhas de campo magnético Não elas não têm começo nem fim elas emergem do Polo Norte do ã na sua parte externa e penetram no Polo Sul do ímã Porém na parte interna do ímã sentido oposto bom imagine que em laboratório a gente pega esse campo magnético uniforme e que a gente vai pegar uma carga elétrica e colocar nesse campo magnético uniforme para ver o que acontece que que a gente percebeu colocando uma carga elétrica seja positiva ou negativa em

repouso no campo magnético nada acontece que lamentável se nós arremessos a carga elétrica paralelamente ao campo magnético Não importa se é a favor do campo magnético ou contrariamente a ele a partícula descreve um movimento retilíneo uniforme nesses dois primeiros casos a resultante é zero porque se eu largo a partícula ali ela continua ali se ela continua em repouso pela primeira lei de Newton força resultante zero então não houve interação entre o campo magnético e a carga elétrica quando ela estava em repouso quando eu apliquei movimento na partícula e ela se deslocou em mru quando se

movimentava paralelamente ao campo magnético quer dizer que também a força resultante Era Zero lamentável com partículas paradas ou com partículas se deslocando paralelamente ao campo magnético neste caso que o campo magnético horizontal a partícula não sofre interação do campo magnético Que pena Porém quando uma partícula positivamente ou negativamente carregada é arremessada perpendicularmente ao campo magnético nós percebemos que ela fica aprisionada naquele campo magnético descrevendo um movimento circular uniforme se ela está descrevendo no movimento circular uniforme nós sabemos que a força resultante é a famosa força C tripet mas mais bonito ainda é quando a gente

joga a partícula carregada obliquamente ao campo magnético aí nesse caso a gente percebe que a partícula além de girar ela avança descrevendo movimento helicoidal Olha que bonito portanto só existem três possibilidades de movimento para uma partícula carregada imersa em campo magnético ou ela descreve um mru quando ela é arremessada paralelamente ao campo magnético ou ela descreve um movimento circular uniforme quando ela é arremessada perpendicularmente a campo magnético ou ainda ela é pode descrever movimento helicoidal quando ela é arremessada obliquamente ao campo magnético variando o valor do campo magnético variando o valor da carga da partícula

arremessada no interior do campo magnético variando a o vetor velocidade da partícula ou seja não só o seu módulo mas também o ângulo que esse vetor velocidade faz com a direção do campo magnético foi possível perceber que a força eletromagnética é diretamente proporcional ao valor do campo magnético diretamente proporcional ao valor da carga elétrica e diretamente proporcional à parcela Dael velocidade que é perpendicular ao campo magnético deixa eu ampliar aqui pra galera poder enxergar melhor imagine então uma carguinha positiva arremessada com uma certa velocidade V dentro daquele campo magnético que é horizontal o ângulo entre

o vetor velocidade e a direção horizontal que é a direção do campo magnético é Alfa eu poderia decompor esta velocidade em vx e v Qual é a componente perpendicular ao campo magnético é o v como calcular o v é V vezes sem ângulo seno de Alfa portanto se eu escrevo que a fórmula da força eletromagnética é proporcional a força eletromagnética a v ve seno de Alfa é o mesmo que dizer que a força eletromagnética é proporcional diretamente proporcional a componente perpendicular da velocidade ao campo magnético então observem que fazendo experimentos é possível dobrar o campo

magnético e medir a força que atua na partícula veremos que ela dobra triplica triplica grandezas diretamente proporcionais Dobra o valor da carga Dobra o valor da força triplica triplica diretamente proporcionais e vice-versa com a componente v y se nós aplicarmos essa fórmula força eletromagnética e em situações específicas vão surgir outras equações que na verdade são as soluções de problemas clássicos já e Nós já vamos para eles o negócio é o seguinte o vetor força o vetor campo magnético e o vetor velocidade tem uma relação que é definida pela regra da mão direita modificada prestem atenção

Lembrando que o dedão a gente usa para pegar carona nós vamos usar o dedão para representar o vetor velocidade Lembrando que nas cantigas antis Nós chamávamos o indicador de fura bolo bed bolo aqui nós sabemos que é bio né homenagem a um cientista famoso mas nós vamos usar o indicador fur bolo e este dedinho me perdoem o força força o dedo do meio é força sacou Faz a posição de uma arminha certo olha só que bonitinho só que bota o dedo do meio aqui ó esse dedo do meio ele não pode ser alterado o ângulo

dele em relação ao campo magnético que é o indicador e a velocidade que é é o Polegar só pode mexer na regra da mão direita modificada na posição do polegar com o indicador Ou seja quando o ângulo da velocidade com o campo magnético se alterar tu pode mexer então se a partícula entra perpendicular ou se a partícula entra oblíqua mas o dedo do meio não pode ser alterado Ou seja a força eletromagnética o dedo do meio é sempre perpendicular ao vetor velocidade e ao vetor campo magnético e se a força eletromagnética é perpendicular ao vetor

velocidade assim como força centrípeta Então quer dizer que força eletromagnética não pode nem aumentar nem reduzir o valor da velocidade da partícula apenas alterar a direção do vetor velocidade bom Quais são as situações clássicas onde a gente aplica Então essa essa força eletromagnética um caso como eu citei para vocês é aquela situação onde a partícula entra p perpendicularmente ao campo magnético como Nessa situação a partícula vai descrever o movimento circular uniforme eu posso pegar a fórmula da força centrípeta MV qu sobre r e igualar a fórmula da força eletromagnética quando eu faço essa igualdade força

centrípeta igual a força eletromagnética Já que no caso do movimento circular uniforme o ângulo entre a velocidade e o campo magnético é 90º né seno de 90 a galera deve lembrar né um igualando Então essas fórmulas fica MV qu so R igual a campo magnético vezes carga vezes velocidade ve seno de 90 que é 1 portanto se eu isolo o r fica r = a m x v vou cortar o v com qu que divide q x b ou para ficar bonitinho é vou deixar assim mesmo tem uma piadinha que a galera conta para não

precisar ficar deduzindo essa equação né a galera chama por aí esta equação de habibe mi v1 kbi sempre que uma partícula carregada for arremessada perpendicularmente ao campo magnético você pode chamar o ribbi mi V um kib para relacionar o raio da trajetória a massa da carga da partícula a velocidade da partícula a carga e o campo magnético o clássico É nos perguntarem Qual é o raio que a partícula vai descrever e nós podemos então usar esta relação inha outra situação famosa pra gente aplicar a ideia de campo eletromagnético é pensar na seguinte situação Imaginem vocês

que eu tenho um campo magnético uniforme pode mais uma vez ter sido gerado por um ímã em forma de ferradura Polo Norte e aqui do outro lado Polo Sul Imaginem que nesse campo magnético uniforme nós temos um fio um fio longo esticado esse fio Tá formando um certo ângulo Alfa com o campo magnético se nesse fio corrente elétrica I começar a subir esse fio essas cargas elétricas que estão se movimentando no fio vão sofrer a força eletromagnética e portanto o fio vai sofrer uma força eletromagnética para onde vai ser essa força o dedão representa a

velocidade das partículas que nós né supomos que são positivas o campo magnético é o furaba então a força que é o dedo do meio aponta para dentro do quadro então nessa situação esse fio vai ser empurrado para dentro do quadro como que eu calculo a força com que esse fio vai ser empurrado para dentro do quadro bom aqui vai ter uma certa quantidade de carga né fluindo aqui pelo fio como é que eu poderia calcular esta quantidade de carga eu posso lembrar que intensidade de corrente elétrica é justamente quantidade de carga com o passar do

tempo se eu souber A corrente elétrica e multiplicar pelo tempo que eu observei o fio eu consigo calcular a quantidade de carga que fluiu durante aquele tempo portanto para calcular a força eletromagnética no fio eu poderia fazer campo magnético vezes a carga e a carga pode ser corrente vezes tempo vezes a velocidade como é que eu descubro a velocidade dessas partículas se eu souber que distância L é esta que o fio está em imerso no campo magnético já que velocidade escalar média é deslocamento escalar com o passar do tempo essa distância L eu vou substituir

o dels se eu quiser calcular quanto tempo então ou melhor né se eu quiser calcular a velocidade das partículas eu poderia pegar a distância l e dividir pelo tempo né que elas demoraram para sair dessa região e chegar naquela região substituindo então a velocidade por l x del t tinha também o seno de Alfa eu então modifico a fórmula da força eletromagnética para ser aplicada em fio imerso em campo magnético observem que corta o delt com Del t e fica a famosa fórmula do b então fórmula do b a gente usa para calcular força eletromagnética

atuando em fio reto que está imerso em campo magnético uniforme se eu souber o valor do campo magnético uniforme em Tesla se eu souber o valor da intensidade da corrente elétrica em ampere se eu souber o comprimento do fio que está imerso em campo magnético l em metros e o ângulo que esse fio faz com o campo magnético eu uso a fórmula do Bio e descubro Quantos newtons estão atuando no fio observem que se a corrente elétrica for no sentido oposto o fio seria empurrado para fora do quadro regra da mão direita modificada uma última

formazin é interessante de a gente comentar sobre força eletromagnética seria a situação onde nós temos dois fios eh Paralelos próximos um do outro Imaginem vocês então que eu tenho dois fios retos próximos um do outro nesse caso nós sabemos que esses fios eu vou chamar de corrente i1 e corrente I2 esses fios Ao serem percorridos por corrente elétrica gera um campo magnético portanto se eu uso a regra da mão direita no fio um por exemplo eu percebo que este fio um gera campo magnético que está penetrando Onde está o fio dois usei a regra da

mão direita para perceber que o campo magnético que o fio um gera a sua direita está penetrando passando perpendicularmente pelo fio dois eu até sei que para calcular esse campo magnético B1 o módulo dele é mi0 x i1 sobre 2 pi R onde R seria a distância desse fio para esse fio mas eu acabei de desenvolver com vocês uma fórmula a partir da fórmula da força eletromagnética que me permite calcular a força que atuaria neste fio do é a fórmula do b então para calcular a força que o fio um realiza no fio dois eu

pegaria o campo magnético gerado pelo fio 1 multiplicaria pela corrente que percorre o fio do multiplicaria É pela distância L que os fios têm Paralelos um ao outro e nesse caso que eles são Paralelos o seno de 90 mais uma vez dá um só que nós sabemos que esse campo magnético gerado pelo fio 1 é dado por aquela fórmula ali ó mi0 x i1 sobre 2 pi R nós temos ainda na nossa fórmula I2 e l pronto descobri a fórmula que me permite calcular a força eletromagnética entre fios retos e Paralelos essa força Depende de

quê da corrente no fio 1 da corrente no fio do do tamanho dos fios e da distância R entre os fios e além disso da permeabilidade magnética do meio a permeabilidade magnética do meio é um valor que é sempre fornecido 4 PI x 10 na7 tes por é a permeabilidade magnética meus caros chegando perto dessa revisão lunática sobre eletromagnetismo eh seria interessante a gente pensar o seguinte se corrente elétrica gera campo magnético Será que campo magnético não pode gerar corrente elétrica e a resposta é sim campo magnético pode gerar corrente elétrica como faremos para compreender

essa indução eletromagnética primeiro temos que definir o que que é fluxo magnético fluxo magnético na verdade é uma maneira de medir quanto campo magnético está atravessando uma certa área como farei pego o valor do campo magnético em Tesla multiplico pela área que ele está atravessando em metros Quad e multiplico pelo cosseno do ângulo agora cuidado aquele ângulo teta é o ângulo entre a reta normal a área e o campo magnético para que o aluno compreenda um pouco mais fácil a ideia de fluxo magnético eu pergunto sempre em sala de aula qual é as variáveis Quais

são as variáveis que interferem na quantidade de água que atravessa um Bambolê mergulhado no Rio e todos os alunos concordam a área do bambolê bambolês pequenos mergulhados no Rio São atravessados por pouca água Bambolê grandes são atravessados por mais água a área do bambolê interfere no fluxo de água dentro dele o quão caudaloso é o rio se for um rio de águas calmas pouca água fluirá pelo Bambolê mergulhado nele se for um rio caudaloso muita água fluirá pelo Bambolê e aqui o poder do nosso Rio é representado pela letra B que na verdade é o

campo magnético o nosso Rio é magnético E é claro que a posição do bambolê também interfere no fluxo se o bambolê está perpendicularmente à velocidade da água muita água fluirá pelo Bambolê mas se o bambolê estiver virado para vocês enquanto a água do rio flui é paralela ao Bambolê nesse caso a água não tem como fazer zigue-zague e atravessar por dentro do bambolê por isso que o ângulo entre a área e o campo magnético interfere no fluxo magnético se você tem dificuldade de enxergar o campo magnético pense num rio atravessando um Bambolê ajuda a pensar

Tesla vezes metro quadrado é o que a gente vai chamar de Weber então a unidade de fluxo magnético é o Weber que é Tesla ve met quado meus caros de tanto arrumar uma maneira de tentar transformar campo magnético em corrente elétrica o contrário do que nós estávamos estudando anteriormente perceberam os estudiosos que se nós pegamos um circuito Fechado Como por exemplo uma espira instalarmos um voltímetro se nós pegarmos um ã e deixarmos parado próximo desse circuito fechado nada acontece mas se esse ã é aproximado ou afastado desse circuito elétrico ou seja se o campo magnético

aqui dentro desse circuito varia com o passar do tempo e aí então nós vemos que o voltímetro acusa o surgimento de uma bateria só que não tem bateria por isso que a gente chama de força eletromotriz induzida como é que se calcula essa força eletromotriz induzida Num circuito que tem variação de fluxo magnético nós medimos a variação deste fluxo magnético com o passar do tempo a força eletromotriz induzida é em módulo igual a variação do fluxo magnético o passar o tempo mas nessa lei chamada de lei de farade farade também aparece um menozinho e esse

menos é chamada de lei de Lens lei de Lens Olha que Perigosa a lei de Lens a lei de Lens diz que a corrente elétrica induzida Num circuito é tal que gera fluxo magnético que se opõe à variação do fluxo que a originou o mais importante sobre a lei de Lens é o aluno conseguir saber qual é o sentido da corrente elétrica induzida numa situação bem clássica se o aluno conseguir aplicar na prática C lei de Lens a chance dele matar uma questãozinha aumenta enormemente observem Eu tenho um ímã esse ã tem o Polo Norte

virado para uma espira e ele vai passar por dentro da espira e esse ã está se aproximando da espira com uma certa velocidade nós sabemos que o campo magnético emerge do polo norte né então se tivesse um vetorzinho campo magnético ele estaria apontando e para a nossa direita quando eu aproximo o íman desta espira desse fio circular o fluxo magnético aumenta porque o campo magnético fica mais intenso com a aproximação do ímã e a lei de Lens diz que se o fluxo magnético está aumentando eu vou me opor a este aumento por isso eu deveria

pegar este fio com a mão direita se opondo a esse crescimento do fluxo magnético e nesse caso o meu dedão aponta para cima é o sentido da corrente elétrica induzida porém se Eu afasto o ímã o fluxo magnético diminuiria e eu queria compensar aumentando eu teria que pegar a espira com o dedão para baixo inverteria o sentido da corrente elétrica aplicamos um pouquinho a lei de Lens bom não se esqueçam hein transformadores funcionam justamente através da lei de farad um transformador nada mais é que um núcleo ferromagnético onde nós temos um enrolamento primário ou entrada

de energia e o enrolamento secundário ou saída de energia enrolamento porque é um enrolamento esse fio parecer desencapado mas ele é esmaltado o detalhe é o seguinte se eu tenho uma ddp de entrada v1 tem uma ddp de saída V2 tem um certo número de espiras no enrolamento primário N1 e um certo número de espiras no enrolamento secundário n2 o transformador em equipamento tão simples que a razão entre o número de espiras no primário e no secundário é exatamente igual a razão entre o número entre a ddp de entrada e a ddp de saída não

acredita vou te explicar se aqui eu tenho 10.000 volas de fio e aqui eu tenho 5000 volas de fio se aqui é 220 V lá é 110 simples assim e aí seria um transformador redutor de tensão Mas se a tensão cai a a corrente aumenta Afinal já que potência elétrica é v x i se esse transformador é ideal não tem perda de energia o v x i antes tem que ser igual ao v x i depois e se o v aumenta então o i tem que diminuir para compensar Então esta relação Matemática Simples pode ser

bastante útil para fazer questões que envolvem transformadores agora não se esquece botar 12 V numa bateria de carro aqui sabe quanto que dá lá dá zero porque transformadores só funcionam com corrente alternada corrente contínua não meus queridos Com certeza algo do que foi dito vai aparecer na nossa prova agora não se esqueçam mantenham a calma mantenham a calma Fiquem tranquilos um beijão e até a próxima