Magnetismo

Magnetismo

1. Magnetismo é a denominação associada ao fenômeno ou conjunto de fenômenos relacionados à atração ou repulsão observada entre determinados objetos materiais, observado em imãs, materiais ferromagnéticos e onde quer que haja cargas elétricas em movimento

2. Imãs

   • Força de interação entre imãs
     • Os polos opostos de um imã se atraem, enquanto polos iguais se repelem
     • Essa interação se deve a força magnética entre os imãs que obedece à lei da ação e reação
   • Inseparabilidade dos polos
     • Os polos norte e sul de um imã são inseparáveis, ao se cortar um imã dois novos são formados
   • Domínios magnéticos
     • Um corpo só produz campo magnético quando seus domínios magnéticos estão alinhados
       • Em nível atômico, o magnetismo ocorre quando a grande maioria dos elétrons está sem movendo no mesmo sentido
         • Esse movimento das cargas elétricas gera um momento de dipolo magnético que aponta para o polo norte do campo magnético
     • Podem estar
       • Alinhados
       • Desalinhados
   • Imantação e classificação de substâncias magnéticas
     • Os imãs podem ser classificados de duas formas
       • Naturais
         • Imãs naturais são substâncias cujos domínios magnéticos já são naturalmente alinhados
       • Artificiais
         • Imãs artificiais são aqueles que passam pelo processo de imantação, no qual, o alinhamento dos domínios magnéticos é induzido por um campo magnético externo
           • O sentido do campo magnético induzido, e por consequência os polos do imã artificial, dependem do tipo de material que está sendo magnetizada
             • Ferromagnéticas
               • São materiais que quando submetidas a um campo magnético externo, adquirem um campo com a mesma orientação do campo indutor, e portanto são atraídos pelo imã indutor
             • Paramagnéticas
               • São materiais que quando submetidas a um campo magnético externo, sofrem pouca influência, adquirindo um campo com a mesma orientação do campo indutor, no entanto, ao ser afastado do imã indutor acaba por perder a magnetização
             • Diamagnéticas
               • São materiais que quando submetidas a um campo magnético externo, adquirem um campo com orientação contrária a do campo indutor, e portanto são repelidos pelo imã indutor
             • Há materiais que não reagem ao magnetismo, pois seus domínios não podem ser alinhados
           • Os imãs artificias podem ser desmagnetizados devido ao fenômeno da histerese magnética
   • Imã é todo objeto capaz de gerar um campo magnético
     • Campo magnético
       • Campo magnético terrestre
         • Os polos magnéticos terrestres além de ser invertido em relação ao geográfico, também é levemente inclinado
           • Essa orientação dos polos se deve a rotação em sentido "anti-horário" da Terra
           • Esses polos podem ser invertidos, isso ocorreu pela última vez a cerca de 780 mil anos, e ainda não se sabe ao certo o porquê.
         • O campo terrestre, é de baixa intensidade variando de 25 a 65 mT
       • Orientação de uma bússola num campo magnético externo
         • Uma bússola sempre se orienta de forma tangencial em relação as linhas de indução do campo magnético externo
       • As linhas de indução do campo saem do norte em direção ao sul e percorrem o interior do imã

3. Cargas elétricas e campos magnéticos

   • Experiência de Oersted
     • Esta experiência foi o primeiro indicativo de que cargas elétricas em movimento geravam um campo magnético
       • • Neste caso, o fio no qual passava um corrente elétrica gera um campo magnético, o que faz com a agulha da bússola se mova
   • Campo magnético criado por fios condutores
     • Orientação
       • Para sabermos qual o sentido do campo magnético deste fio utilizamos a regra da mão direita. Coloca-se polegar direito no mesmo sentido que a corrente, assim a direção que dos demais dedos, curvados, nos mostrará qual será o sentido do campo
     • Intensidade
       • A intensidade do campo gerado pelo fio será indicado por:
         • • Onde "Mi" é a permeabilidade magnética do meio, "i" é a corrente elétrica e "d" é a distância
     • Força magnética criada entre fios condutores
       • Dependendo do sentido da corrente elétrica, dois fios podem se:
         • Atrair
           • • Correntes em sentidos opostos geram campo com orientação oposta, logo os campos se atraem
         • Repelir
           • • Correntes em sentidos opostos geram campo com orientação igual, logo os campos se repelem
       • Intensidade é dada por:
         • • Onde "Mi" é a permeabilidade magnética do meio, "i" é a corrente elétrica de cada fio, "d" é a distância e "L" é o comprimento médio do fio
     • Ao ser percorrido pelas cargas elétricas um campo magnético se forma em torno da bússola
   • Campo magnético criado por solenoides
     • Solenoides são formados pelo enrolamentos de fios condutores, espaçados uniformemente, concêntricos e no formato de um cilindro de raio constante. Quando percorridos por uma corrente elétrica, eles passam a produzir um campo magnético constante em seu interior.
       • A intensidade do campo é dado por
         • • Onde "N" é o número de espirais, "Mu" é permeabilidade magnética do meio, "i" é a corrente elétrica do fio e "L" é o comprimento do fio
       • O sentido pode ser obtido através da regra dão mão direita, porém, coloca-se os demais dedos no sentido da corrente e o polegar indicará o sentido do campo magnético dentro do solenoide

4. Força magnética sobre partículas carregadas

   • Proteção da radiação solar pelo campo magnético terrestre
     • O campo magnético terrestre, embora de baixa intensidade, é muito importante para a vida na Terra, uma vez que ele é responsável por "absorver" as partículas emitidas pelo Sol
       • O campo da Terra aprisiona essas partículas e as leva em direção aos polos, no caminho essas partículas são desaceleradas, dessa forma, elas chegam aos polos muito menos energizadas e não causam maiores prejuízos para nós
         • São essas partículas que causam o fenômeno das auroras boreal e austral
   • Partículas eletrizadas em repouso geram um campo elétrico, partículas eletrizadas em movimento geram, além do campo elétrico, um campo magnético. Logo, essas partículas podem interagir com campo magnéticos exteriores. Essa interação se dá por meio da força magnética
     • A força de interação entre as partículas e um campo magnético exterior é dada por
       • • Onde "q" é a carga da partícula, "v" é a velocidade da partícula, "B" é a intensidade do campo magnético na região e "Tetha" é o ângulo descrito pela trajetória da párticula, ao entrar no campo, e a direção do campo magnético
     • Desvio da trajetória de partículas carregadas em um campo magnético
       • Ao entrar em um campo magnético, uma partícula carregada pode ou não sofrer um desvio em seu movimento, esse desvio depende da força magnética entre o campo e a partícula
         • Força magnética nula
           • A força magnética sobre a partícula será nula quando a partícula estiver em repouso ou quando seu movimento possuir direção igual a do campo magnético
             • Partículas sem carga elétrica como o nêutron, ao entrarem no campo magnético, também terão força magnética nula
           • Quando a força magnética for nula, não haverá alteração no movimento da partícula
         • Força magnética média
           • Quando a força magnética não for nula, nem máxima, a força magnética fará com que a partícula descreva um movimento de hélice (helicoidal) em torno do campo magnético
           • A força magnética será média quando a partícula adentrar o campo magnético de forma oblíqua
         • Força magnética máxima
           • Quando a força magnética é máxima, a partícula passará a descrever um movimento circular uniforme em torno do campo magnético onde a força magnética será a força centrípeta
             • O raio do movimento se dá por
               • • Onde "m" é a massa da partícula, "v" é a velocidade da partícula, "q" é a carga da partícula e "B" é a intensidade do campo na região
           • A força magnética será máxima quando a partícula adentrar o campo magnético de forma perpendicular, ou seja, em um ângulo reto
     • Direção(ou orientação) do desvio da trajetória
       • A direção para qual a força magnética aponta pode ser descoberta pela regra do tapa
         • Para cargas positivas, usamos a mão direita, o polegar indica a direção do movimento da partícula, já os demais dedos indicam a direção do campo magnético, por fim, a direção do tapa(da palma) indicará a direção da força magnética
           • Já em cargas negativas, usa-se a mão esquerda, ou seja a carga negativa irá para a mesma direção porém com sentido oposto ao da carga positiva, em sentido a palma da mão esquerda

5. Campo magnético

   • Esse campo pode ser
     • Não uniforme
     • Uniforme

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