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Campo magnético
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Como se cria um campo magnético ?
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Campo magnético criado por ímanes
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Campo magnético criado por ímanes
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Campo magnético criado por uma corrente rectilíneaExperiência de Oersted
+ -
+ - I
I
agB
fioB
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Oersted
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Campo magnético criado por uma corrente rectilínea
B_>
B_>
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Campo magnético criado por uma corrente circular
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Campo magnético criado por uma corrente circular
l
PQ
B>_
B>_ a
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Electroíman
I
N SB
I
S NB
Atracção ou repulsão ?
I I
Repulsão
N S
NS
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Electroíman
N
S
I
N
S
B
Exercício
- Representa o campo magnético num ponto entre os pólos do
electroíman
- Indica o sentido da linha de campo.
- Indica o sentido da corrente na bobine.
- Representa o gerador.
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Exercício
TOBI 103,6)( 5 TOBII 106,1)( 5
I=5A
+ O
I
I'=4A>
d = 5cm
O II<
I=5A
+ O
I'=4A> fio isolado
III
Escreve a expressão cartesiana do campo magnético criado pela corrente eléctrica no ponto O, em cada um dos casos (representa o vector na figura respectiva).
I) ( perpendicular ao plano da espira, para fora)
II) (T)
III) (soma vectorial dos campos magnéticos criados pela corrente circular e pelo condutor rectilíneo, no
ponto O: perpendicular ao plano da espira; de baixo para cima; ponto O).
zeB
103,6 5
zeB
106,1 5
zeB
107,4 5
●x
y
z
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ExercícioCorrige os desenhos:
a) considerando desprezável o campo magnético da terra.
b) tendo em conta o campo magnético da terra.
NS
vista de cima
<II
<I
vista de cima
I
<I
vista de cima
I
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Que acontecerá se “colocarmos” uma carga numa região onde
exista um campo magnético ( ) ?B
G
gF
E
elF
I
N
S
B??
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Força magnética
mF q Bv
, mF v B
v B
Caso particular
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Força Magnética
mF q Bv
, mF v B
mF q Bv sen
I
N
S
Bv
0mF
I
N
S
B
v
mF q Bv (valor máximo)
B
mF
v
B
Regra da mão direita
mF qv B
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A descoberta do “positrão”Câmara de bolhas
B
A
B
Câmara de nevoeiro
Qual é a trajectória do positrão, a A ou a B ?
Justifica, representando os vectores , e num ponto
qualquer de uma das trajectórias. B v mF A
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Exercício
x
y
30°
B->
v->
Uma carga q= - 3 C desloca-se com uma velocidade vx = 4 ms -1
numa região em que existe um campo magnético com o valor de 5 T,
estando os vectores e no plano 0xy.
Caracteriza:
a) a força magnética que actua sobre a carga.
b) a força magnética que actuaria sobre a carga se esta se movesse
ao longo do eixo dos yy, no sentido positivo, sendo vy = 4 ms-1.
52 N, perp plano x0y, para cima:
30 (SI)m zF e3 N, perpendicular ao plano definido por e por , para baixo: v B
52 (SI)m zF e
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Exercício
B - >
- v - >
B - >
- v - > -
v - >
E - >
E
B - >
v - >
-
x
y
z
Um electrão penetra numa região onde existe um campo magnético (I e II),
um campo eléctrico (III) e os dois campos (IV), uniformes.
Para cada caso, diz qual é a direcção e o sentido da força eléctrica ou magnética que actua
sobre o electrão.
B
E
I) II) III) IV) mF
O
elF >
Fel F
m
>
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Movimento de cargas num campo magnético uniforme
1- Partícula lançada com a mesma direcção do campo
I
N
S
Bv
0mF
Movimento rectilíneo uniforme
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Movimento de cargas num campo magnético uniforme
mF qv B
t tF ma 0 0m t tF v F a v const
n nF ma2v
q vB mR
mvr
q B
2- Partícula lançada perpendicularmente ao campo
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Movimento de cargas num campo magnético uniforme
3- Partícula lançada perpendicularmente ao campo
B
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A descoberta do “positrão”Câmara de bolhas
B
A
B
Câmara de nevoeiro
Na primeira figura a partícula atravessa uma camada fina de chumbo.
Porque diminui o raio de curvatura da trajectória ?
Ao atravessar o chumbo o valor da velocidade da partícula
diminui: mv
rq B
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Exercícios
>v->
°
B->I II
III
IVV
Cinco partículas são lançadas, com a
mesma velocidade inicial, numa região onde
existe um campo magnético uniforme: um
protão, um átomo de sódio, um electrão, um
deuterão (1 neutrão+1 protão) e um ião F -.
Diz qual a partícula que corresponde a
cada uma das trajectórias indicadas na
figura. Justifica a tua resposta.
I- protão; II- deuterão; III- Na; IV- F - V-electrão
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Exercício
+
v->
B->
C A
Um protão é lançado pelo orifício A do
anteparo, com velocidade v = 7,5x105 ms-1 ,
perpendicularmente ao campo magnético
uniforme, com o valor de 0,5 T.
Sendo = 10-8 KgC-1, determina:
a)O ponto C em que o protão vai chocar com o
anteparo.
b)O intervalo de tempo decorrido entre o
instante em que ele penetra no orifício e o
instante em que atinge o ponto C.
m
q
a) = 3 x 10 -2 m (r = 1,5 x 10 -2 m )
b) t = 2π x 10 -8 s
AC
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Acção simultânea de campos eléctricos e magnéticos
F qE qv B
Força de Lorentz
Selector de velocidades
elF qE
mF qv B
el mF F q E q vBE
vB
v
elF
E
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Espectrómetro de massa
1
Ev
B
2
mvr
q B1 2
q E
m rB B
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Questão
Dois isótopos de massas m1 e m2 são
acelerados a partir do repouso num campo
eléctrico uniforme, ficando sujeitos a uma
diferença de potencial U. Entram depois
num espectrómetro. Qual é a razão entre
os raios das trajectórias semicirculares
descritas?
oE
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O ciclotrãoUm acelerador de partículas
n nF ma2v
q vB mR
Rq B m
R
q B
m
2 mT
q B
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Acção de campos magnéticos uniformes sobre correntes
eléctricas contínuasLei de Laplace
mF q vBsen
B If
mF
f
v
mF I B
f ev B
mF f
mF I t B sent
Lei de Laplace
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Exercício
B->
I
30°I
Um condutor rectilíneo, de comprimento l = 50 cm, é percorrido
por uma corrente com a intensidade I = 2,0 A. O condutor está
colocado numa região onde existe um campo magnético
uniforme, de 2,0 x 10-3T (indica na fig. o vector com o sentido
da corrente) . Caracteriza a força magnética que actua sobre o
condutor.
x
y
z
31,0 10 ezF
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Motor eléctrico (cc)
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Princípio de funcionamento
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Uma espira rectangular [LMPQ], de dimensões = 2 cm e = 1 cm, localiza-se
entre os pólos de um íman permanente, cujo campo magnético se pode considerar
uniforme, sendo B = 0,8 T. A bobine, percorrida por uma corrente de intensidade I = 5 A,
pode rodar em torno do eixo e. Para a posição indicada:
1-Representa na figura a força magnética que actua em cada um dos lados da espira.
2.Determina:
a) o valor de cada uma das forças mencionadas.
b) Indica na figura o sentido de rotação da espira e a posição de equilíbrio (representa as
forças magnéticas para esta nova posição).
Q
P
L
M
e S
N
I
LM MP
. a) FPQ = FLM = 8 x 10 -2 N ; FLQ = FMP = 0
b) sentido anti-horário (vista de [PM]); pos. eq. : espira no plano vertical
que contém o eixo de rotação.
Exercício
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Experiência de ThomsonRelação ?
e
m
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Experiência de ThomsonRelação ?e
m
0xa y
eEa
m
'L
x vt tv
2
21 1
2 2
qE qE Ly t y
m m v
Ev
B
2 21
2
qB Ly
mE 2 2
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Experiência de Thomson (II)Relação ?e
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Campo Magnético Terrestre
Variação relativa da intensidade do campo magnético
da Terra nos últimos10 000 anos.
Campo magnético e período de rotação
de alguns planetas do Sistema Solar.
plano
horizontal
inclinação
eixo da agulha
perpendicular ao
plano da folha