Eletromagnetismo

Eletromagnetismo

1. Séc.VI a.C – Tales de Mileto – magnetita (minério) - apresentava a propriedade de atrair objetos de ferro.

   • História
     • Ímã - Qualquer objeto que provoca um campo magnético à sua volta. Eles podem ser naturais, artificiais, permanentes,temporais ou eletroímãs.
       • Imã
         • Campo Magnético e as linhas de campo
           • O campo magnético é gerado por um imã, ele é ´´visto`` através das linhas de campo (linhas curvas que ligam os polos norte e sul). Por convenção, as linhas de campo saem pelo polo norte e entram pelo polo sul do ímã.
           • Campo Magnético da terra (Magnetismo terrestre)
             • O magnetismo da terra segundo hipótese é gerado por correntes elétricas existentes nas camadas líquidas e condutoras do núcleo, fazendo com que ele se comporte como um gigantesco eletroímã. Importante: O polo magnético do Hemisfério do Norte ou polo norte magnético é, na realidade, um polo sul, pois ele atrai o polo norte de um imã.
               • O ângulo entre a superfície da terra e o campo magnético é chamado de ângulo de inclinação. Esse ângulo é medido com uma bússola denominada de bússola de inclinação (Permite que a agulha gire verticalmente).
             • Declinação Magnética
               • Uma característica relacionada ao campo magnético da terra e foi uma observação de Pierre Pelerin. Ele descobriu que a agulha da bússola não aponta para o norte geográfico real, e sim para um ponto a leste ou a oeste do “norte verdadeiro” (informação fundamental para a localização geográfica).
                 • Declinação magnética é a diferença "em graus" apontado pelo norte magnético terrestre e o norte geográfico, ou seja o eixo de polo magnético terrestre não coincide com o eixo de rotação da terra.
           • Campo
             • Não é uma região do espaço, mas sim uma propriedade de uma região do espaço. Cada ponto do espaço possui uma propriedade/característica chamada campo que pode ser de vários tipos, caracterizando eletricidade, fenômenos magnéticos, gravitacionais e até temperatura.
               • Campo gravitacional
                 • A terra modifica o espaço à sua volta pela presença do campo gravitacional. A força de atração entre um corpo e nosso planeta é a manifestação desse campo sobre o corpo.
                   • Campo elétrico
                     • Uma carga elétrica imersa no campo elétrico gerado por outra de sinal oposto é atraída em sua direção. A força provém da interação entre o campo elétrico com a segunda carga.
             • Verificação da existência de um campo de força
               • Basta verificar a ação de uma força em objetos adequados, no caso dos exemplos, em corpos de prova. Exemplo: Campo gravitacional: basta você usar uma massa de prova e observar a ação de uma força sobre ela. Campo elétrico: ao utilizar um corpo carregado eletricamente, ou seja, uma carga de prova, e observar a ação de uma força sobre ela, você poderá verificar se na região existe um campo elétrico. Campo magnético: Ao utilizar um imã de prova (uma bússola, por exemplo) e observar a ação de uma força sobre ela, isso lhe permitirá verificar a existência de um campo magnético.
       • Natural: provém de um mineral com propriedades magnéticas. Ex: Magnetita.; Artificial: é um corpo de material ferromagnéticocomo ferro, cobalto, níquel, metais de terras raras e algumas desua ligas; Permanente: é feito de aço magnetizado (ferro com alto teor de carbono), a fim de manter permanentemente seu poder magnético; Temporal: é temporariamente magnetizado por uma fonte de ondas eletromagnéticas. Quando a emissão dessas ondas cessa, o ímã temporal deixa de possuir seu campo magnético; Eletroímã: imã artificial criado através de uma corrente elétrica.
         • Os imãs possuem dois polos: Norte e sul. Os polos do mesmo tipo se repelem (Norte/Norte e Sul/Sul) e os de tipos diferentes se atraem (Norte/Sul e Sul/Norte).Além disso, seus polos são inseparáveis. Obs: O imã pode se desmagnetizar, caso você aqueça (ao atingir o ponto curie), bater ou cair.
   • Entre 300 a.c e 220 a.C/Séc.VI – Registros dos chineses utilizando a pedra-imã (magnetita). Séc. VI: Já possuiam tecnologia para a fabricação de imãs. Usavam dois métodos, o comum era: esfregar um imã em uma agulha de ferro ou aço. E a partir disso criaram as bússolas.
     • Séc.XIII - Pierre Pelerin, engenheiro francês, denominou as extremidades do imã (polo norte e polo sul) baseando-se na orientação natural da bússola. Observou que ocorria atração entre polos magnéticos diferentes e repulsão entre polos iguais e a declinação magnética.
       • 1600 - William Gilbert - descobriu a imantação por indução.

2. Une fenômenos magnéticos e elétricos.

3. O experimento de Hans Christian Oersted marcou o nascimento do eletromagnetismo. Ele observou que uma bússola, localizada perto de um fio, tem sua direção alterada quando, por esse fio, passa uma corrente.

4. Campo magnético (Indução magnética)

   • O equivalente magnético das intensidades de campo gravitacional e elétrico, denomina-se de indução magnética. Representação: B / Unidade no SI.: Tesla (T)
     • Campos magnéticos produzidos por correntes elétricas através de
       • Fio longo e reto
         • Em um fio longo e reto passa uma corrente elétrica, e ao alterarmos a posição de uma bússola em torno desse fio, observaremos uma alternância de posição da bússola, onde indica que a corrente elétrica criou um campo de indução magnética (B) no espaço que circunda o fio, e que esse campo pode ser representado por linhas de indução.
           • Características importantes do vetor indução magnética de um fio
             • Em cada ponto, ele é perpendicular ao fio e a reta que liga o fio ao ponto; A intensidade do vetor indução magnética diminui à medida que nos afastamos do fio; O vetor indução magnética em torno do fio muda de sentido quando a corrente é invertida; Regra da mão direita: Define que quando o polegar da mão direita aponta o sentido da corrente, os outros dedos indicam o sentido do campo. Obs: Quando a corrente muda o sentido, o sentido do vetor indução magnética também muda. Já as linhas de campo continuam concêntricas ao fio condutor e o vetor permanece tangente à linha de campo.
               • Lei de Biot-Savart
                 • A intensidade do vetor indução magnética no caso considerado, ou seja um fio retilíneo infinito percorrido por uma corrente, é calculado através da lei de Biot - Savart.
       • Espira circular
         • Ao dobrar um fio de forma que tome o formato de um círculo (Ou também poderia dobrar em forma de espira quadrada, retangular, etc). A regra da mão direita também será válida no estudo da espira, pois os círculos concêntricos representam as linhas de campo e através delas podemos conhecer a direção e o sentido do vetor indução magnética B. No centro, o vetor indução magnética é perpendicular ao plano da espira e pode “sair” ou “entrar” dependendo do sentido da corrente elétrica.
           • Pela lei de Biot-Savart, podemos calcular a intensidade de B no centro de uma espira de raio R, usando a expressão:
       • Bobina
         • Denomina-se bobina plana (ou bobina chata) quando enrolamos um fio condutor de forma que temos várias espiras sobrepostas uma nas outras e concêntricas. E quando se trata de uma série de espiras, o vetor indução magnética de uma bobina plana será a contribuição do vetor indução magnética B dado pelas várias espiras, sendo as linhas de campo da bobina parecidas com as de uma espira.
           • O vetor B no centro da bobina é perpendicular ao seu plano e a intensidade do vetor B para este caso é produto da expressão para a espira circular pelo número N de espiras, sendo assim:
       • Solenóide
         • Solenóide é uma série de espiras conectadas de maneira a formar um cilindro. Seu comprimento L é da mesma ordem de grandeza (ou maior) que o raio de espiras. O vetor B no interior de um solenóide sempre tem a direção do eixo do solenóide e, com a regra da mão direita, é possível determinar o seu sentido.
           • Calcula-se a intensidade do vetor campo B, para um solenoide da seguinte forma:
             • Obs: a expressão leva em conta o número de espiras e o comprimento do solenóide.
           • Eletroimã
             • Um exemplo de aplicação prática de um solenoide é o eletroímã. Que funciona da seguinte maneira: Sempre que existir corrente elétrica passando em um fio, vai existir um campo magnético que é criado em volta desse mesmo fio. O fio é transformado em uma espécie de imã. E vale ressaltar que todo motor elétrico é feito de eletroímã.

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