Campo magnético

• Espectros magnéticos e linhas

de campo magnético

• Electromagnetismo

• Acção de campos magnéticos

sobre cargas eléctricas em

movimento

• Aplicações

• Campo magnético terrestre

Dipólos magnéticos

Não existem monopólos magnéticos.

Espectros magnéticos e linhas

de campo magnético

Espectro magnético de um íman

em forma de barra.

Orientação das linhas de campo

magnético.

Linhas de campo magnético

Linhas do campo magnético criado

por um íman em forma de U.

Experiência de Øersted

Uma corrente eléctrica produz um campo magnético.

Campo magnético criado por

um condutor filiforme longo

O campo magnético criado por uma corrente eléctrica

de intensidade I é perpendicular em relação a esta.

O sentido do campo magnético é dado pela regra da mão direita,

ou pela regra da progressão do saca – rolhas, ou pela regra do

observador de Ampère.

Campo magnético criado numa

espira

Numa espira, o campo magnético é criado por pequenos

elementos de corrente eléctrica.

O campo magnético é perpendicular a cada um

desses elementos de corrente.

Campo magnético criado por

um solenóide

O campo magnético criado no interior de um solenóide é uniforme.

Interacção electromagnética

A espira vai ser atraída ou repelida pelo íman,

conforme o sentido da corrente eléctrica que a percorre.

Indução electromagnética

O sentido da corrente

eléctrica induzida na

espira depende do

movimento do íman e

do pólo magnético

mais próximo dela.

Acção de campos magnéticos

sobre cargas eléctricas em

movimento

Força magnética (Fm)

q – carga eléctrica

v – velocidade

B – campo magnético

(tesla - T)

Características da força

magnética (Fm)• Direcção: perpendicular em relação ao

plano definido por v e B.

• Sentido:

- se q > 0, é dado pela regra da mão

direita.

- se q < 0, é o sentido oposto em relação

ao dado pela regra da mão direita.

• Intensidade ou módulo:

- menor ângulo descrito entre v e B.

Carga eléctrica em movimento num

campo magnético uniforme

v com a mesma direcção de B

Fm = 0

Movimento rectilíneo uniforme

Carga eléctrica em movimento num

campo magnético uniforme

Vista a partir de um determinado

ângulo em relação ao plano do

movimento da carga eléctrica.

Vista de cima em relação ao

plano do movimento da

carga eléctrica.

v perpendicular a B

Fm tem módulo máximo e é perpendicular

em relação a v

Movimento circular uniforme

Carga eléctrica em movimento num

campo magnético uniforme

v descreve um ângulo

em relação a B

Movimento composto:

Rectilíneo uniforme na

direcção de B e circular

uniforme no plano

perpendicular a B

Trajectória helicoidal

Selector (filtro) de velocidades

Espectrómetro de massa

E0

Funcionamento do

espectrómetro de massa • Formação de iões positivos da amostra numa câmara de

ionização.

• Aceleração dos iões positivos, aquando da sua passagem por uma região onde é criado um campo

eléctrico uniforme E0.

• Passagem dos iões positivos por um filtro de velocidades.

• Passagem dos iões positivos por uma região onde é criado um campo magnético uniforme B2 perpendicular em relação à velocidade de propagação dos iões.

• Movimento circular uniforme dos iões, que descrevem trajectórias de raios diferentes, tendo em conta a razão entre a massa e a carga dos mesmos.

• Detecção dos iões separados numa chapa fotográfica.

Determinação da relação carga –

- massa do electrão: experiência

de Thomson

Experiência de Thomson

• Ionização de um gás rarefeito, por aplicação de uma diferença de potencial.

• Emissão de um feixe de electrões a partir do cátodo.

• Aceleração do feixe de electrões por aplicação de uma diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo.

• Passagem do feixe de electrões por duas fendas colimadoras.

• Passagem do feixe de electrões por uma região onde são criados um campo eléctrico e um campo magnético uniformes, mutuamente perpendiculares entre si e em relação à velocidade de propagação do feixe.

• Movimento rectilíneo uniforme do feixe de electrões, que irá colidir

num alvo que possui uma película fluorescente.

• Deflexão do feixe de electrões, quando se desliga a fonte de campo magnético, por acção do campo eléctrico perpendicular em relação à direcção de propagação do feixe.

• Determinação da deflexão sofrida pelo feixe em relação ao ponto de impacto obtido aquando da acção conjunta do campo eléctrico e magnético.

Ciclotrão

Funcionamento do ciclotrão

• Cargas eléctricas são lançadas com uma pequena velocidade a partir de uma fonte colocada no centro do aparelho, no instante em que o campo eléctrico aponta no sentido de do “dê” D2 para D1.

• O campo eléctrico acelera as cargas eléctricas, que entram em D1

com uma velocidade perpendicular ao campo magnético, descrevendo uma trajectória semi-circular com um determinado raio.

• Quando as cargas eléctricas saem de D1, o campo eléctrico aponta no sentido de D1 para D2, sofrendo novamente uma aceleração.

• Quando as cargas eléctricas entram em D2, a velocidade aumentou e passam a descrever uma trajectória semi-circular de raio maior do que a trajectória descrita em D1.

• O processo repete-se inúmeras vezes, de modo a que as cargas eléctricas adquiram velocidades próximas da velocidade da luz no vácuo à saída do ciclotrão.

Acção de um campo magnético sobre

um fio condutor rectilíneo percorrido por

uma corrente eléctrica estacionária

Campo magnético terrestre

• O pólo norte geomagnético comporta--se como um pólo sul magnético e vice - versa.

• O eixo que passa pelos pólos geomagnéticos não está alinhado com o eixo de rotação da Terra, descrevendo um ângulo de 11º (declinação magnética).