Eletromagnetismo I

1) A experiência de Oerstend deu início ao Eletromagnetismo e possibilitou a esclarecimento dos fenômenos magnéticos.

Ao longo do século XIX muitos cientistas achavam que os fenômenos elétricos e magnéticos eram independentes um do outro. Mas, alguns cientistas discordavam disso.

Foi o caso do físico Hans Christian Oersted (1777 -1851). Ele verificou que a corrente elétrica podia criar campo magnético. Seu experimento mostrou que a agulha de uma bússola se movimentava quando colocada próximo a um fio energizado.

Para observar o movimento da agulha da bússola foi preciso colocar o fio paralelamente à agulha da bússola. Quando a corrente elétrica passava pelo fio, a agulha ficava perpendicular ao fio reto. O movimento da agulha indicava a ação de uma força sobre ela criada pela interação entre a corrente elétrica e o campo magnético. Se não houver passagem de corrente elétrica, então, não podemos verificar a movimentação da agulha da bússola.

2) Baseando-se nessa experiência, como se explicaria a origem do magnetismo terrestre?

A experiência de Oersted levou à conclusão de que a corrente elétrica cria um campo magnético no espaço que a circunda. O magnetismo da Terra estaria ligado ao aparecimento de correntes elétricas no interior do globo, devido ao atrito entre as várias camadas (placas) do planeta que se encontram em constante movimento.

3) Quais são as características do vetor campo magnético e de que maneira ele pode ser identificado?

Direção: tangente, em cada ponto, à linha de campo.

Sentido: o mesmo da linha de força.

Intensidade: proporcional à corrente elétrica que o originou.

O vetor pode ser identificado por meio de uma agulha magnética cujo polo norte se orienta no sentido do campo.

4) Como é identificada a orientação do campo magnético num condutor elétrico?

As linhas de campo magnético ao redor do fio reto são circulares e fechadas, que representamos pela letra . A orientação das linhas de campo depende do sentido da corrente elétrica (i) no fio reto. Se a corrente elétrica “sobe” pelo fio reto, então o sentido do campo magnético é anti-horário. Usamos um artifício chamado de regra da mão direita para ajudar a entender melhor!

5) Como explicar a regra da mão direita?

Quando o polegar da mão direta aponta para cima, indicando o sentido da corrente elétrica no fio reto, os demais dedos apontam o sentido das linhas de campo.

6) Em termos gerais, do que depende o campo magnético criado por uma corrente elétrica em um fio condutor?

Depende do valor da corrente elétrica, da distância do local ao fio, da forma geométrica do circuito e meio material no qual ele está (permeabilidade magnética do meio).

7) Como podemos destacar as formas geométricas dos circuitos e como são seus distintos funcionamento?

Pode-se ter um circuito com fio reto, onde o campo magnético produzido pela corrente elétrica de pende basicamente de dois fatores: da intensidade da corrente elétrica e da distância ao fio. Quanto maior for o valor da corrente, maior será o campo magnético criado por ele. Porém, quanto maior for a distância do fio, menor será o valor do campo magnético. 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.

Se o fio tiver outra forma, as linhas de campo mudam de disposição. Por exemplo, pode-se ter um fio na forma de espira circular. Neste caso, o campo magnético produzido pela corrente da espira circular depende de seu raio e da intensidade da corrente elétrica. Quanto maior a corrente, maior o valor do campo. Quanto maior o raio da espira, menor o valor do campo.

É comum os fios serem colocados na forma de espiral, mais conhecida como solenoide. O campo magnético produzido pela corrente elétrica em um solenoide pode ser calculado no interior do solenoide, ao longo das bordas ou próximos às bordas. Seu valor depende da intensidade da corrente elétrica, do número de voltas do solenoide e de seu comprimento. Quanto mais juntas as voltas estão umas das outras, maior o valor do campo magnético.

8) Como expressa-se o valor do campo magnético?

No SI, a corrente elétrica é medida em ampère (A) e a distância em metro (m). A unidade do campo magnético é tesla (T), em homenagem ao físico croata Nikola Tesla (1856-1943), que realizou vários trabalhos, entre os quais a utilização de transformadores “transporte” da energia elétrica por fios, conforme será discutido mais adiante.

9) No vácuo é notado num circuito o um campo magnético criado pela corrente elétrica num fio reto longo,

de 4 x 10^–5 T.

a) A partir de uma corrente inicial i, se houver um aumento desta corrente elétrica e mantendo o comprimento do fio, o que ocorre com o campo magnético?

O campo magnético é proporcional à corrente elétrica do circuito, logo aumentando a intensidade da corrente elétrica aumenta-se proporcionalmente a intensidade do campo magnético.

b) Se permanecendo a mesma corrente elétrica inicial neste circuito, porém se houver um corte considerável no fio e religado ao circuito, o que ocorre com o campo magnético?

Cessando-se a corrente elétrica no fio, cessa-se o campo magnético sobre ele, se retornando a corrente elétrica com a mesma intensidade anterior, retorna-se o campo magnético com a mesma intensidade anterior.

Atividades:

1) Julgue cada afirmativa como verdadeira (V) ou falsa (F):

a) Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, é anulado qualquer tipo de campo magnético. ( )

b) O campo magnético do fio retilíneo sempre é circular e no sentido horário. ( )

c) O campo magnético formado pelo solenoide é, na verdade, um condutor moldado em espiral, como se fosse uma mola. Nessa situação temos as linhas de campo atravessando o solenoide pelo seu interior. ( )

d) Quando temos um condutor moldado em uma forma circular, as linhas de campo em seus planos perpendiculares ao longo do fio criam um campo com fluxo entrando e saindo da circunferência formada pelo condutor. ( )

e) O sentido da corrente elétrica define se o campo magnético ocorre no sentido horário ou anti-horário.

f) Cargas elétricas em repouso não interagem com o campo magnético. ( )

g) Ao redor de qualquer carga elétrica, existe um campo elétrico e um campo magnético. ( )

2) A figura representa um fio condutor retilíneo e extenso, percorrido por uma corrente i. Gerado por i, o campo magnético , no ponto P, será:

(A) perpendicular ao plano da página, para dentro de P.

(B) perpendicular ao plano da página, para fora de P.

(D) paralelo ao fio, para esquerda.

3) Segundo a experiência de Oersted, conclui-se que “toda corrente elétrica gera ao redor de si um campo magnético”, pode-se afirmar que as linhas do campo magnético, originadas por um condutor reto percorrido por uma corrente elétrica constante, são:

(A) linhas retas entrando no condutor.

(B) linhas paralelas ao condutor.

(D) circunferências concêntricas ao condutor, situadas em planos perpendiculares ao condutor.

4) Um fio retilíneo conduz corrente elétrica de 2A. Marque a alternativa correta a respeito 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 maior que a 3 cm do fio.

(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 a uma distância de 5 cm do fio tem maior intensidade que a 15 cm de distância desse fio.

(D) O campo magnético gerado pelo fio possui formato espiral e tem a mesma intensidade a qualquer distância desse fio.

5) A figura representa um condutor retilíneo, percorrido por uma corrente i, conforme a convenção indicada. O sentido do campo magnético no ponto P, localizado no plano da figura, é:

(A) contrário ao da corrente.

(B) perpendicular à corrente em sentido horário.

(D) mesma direção e sentido da corrente.

6) (UECE) O módulo do vetor campo magnético gerado por uma corrente elétrica constante passando por um fio retilíneo depende da distância do ponto de medição do campo ao fio. Assim, é correto afirmar que a direção desse vetor é:

(A) perpendicular ao fio somente para um dos sentidos da corrente.

(B) perpendicular ao fio independente do sentido da corrente.

(D) paralela ao fio somente para um dos sentidos da corrente.