Campo Magnético e a Força de Lorentz

Duas cargas em repouso interagem entre si produzindo uma força. Esta força de interação é dada pela lei de Coulomb:

                     (1)

Quando ambas as cargas se movem em nosso sistema de referência com velocidades v, como mostra a fig.1, observa-se experimentalmente que a força agindo em ambas cargas é reduzida de um fator que depende da velocidade das partículas. Veja a simulação na fig. 1.

 

Fig. 1  - Interação magnética entre cargas elétricas em movimento

A força resultante assume a seguinte forma;

                               (2)

onde c é a velocidade da luz. Esta componente dependente da velocidade é chamada de força magnética (F_m). Assim, a força resultante é composta de duas forças: uma eletrostática (F_e) e a outra magnética (F_m). Observe que F_m só existirá enquanto as partículas estiverem em movimento.

                                                (3)

                 
Por outro lado, sabemos que cargas em movimento induzem correntes elétricas. Isto leva-nos a concluir que as correntes elétricas também interagem entre si. Será que podemos definir, equivalentemente, uma força de interação entre correntes elétricas ? Responderemos esta questão nas próximas seções. 
Nos parece então, ser bastante conveniente introduzir um novo campo, o qual será denominado de campo magnético e sombolizado pela letra B. Este campo é produzido, então, por cargas elétricas em movimento. No sistema de unidades internacionais (SI) a unidade de campo magnético é denominada tesla (T). Desta forma a segunda carga, na fig.1, interagirá com o campo produzido pela primeira e assim ela experimentará uma força a qual denominamos de força magnética F_m. No sentido de descrever a força F_m, devemos primeiramente definir o campo magnético por

                                                                (4)

Consequentemente, o campo B criado pela carga 1 em movimento, em um dado ponto do espaço, será igual a

                                                                (5)

Assim a força magnética sobre a partícula 2, devido campo magnético induzido por 1 é igual a
                                                              (6)

Substituindo a equação (5) em (6) voltamos a nossa definição de campo magnético como apresentada na equação (3). 
           Alternativamente, poderíamos também, introduzir o fator 1/c2 inteiramente na expressão do campo magnético, isto é;

                                                            (7)

Assim, a força magnética seria redefina por

                                                                (8)

cuja expressão na forma vetorial é dada por

                                                             (9)

A força magnética, denominada algumas vezes de força de Lorentz, é portanto um vetor perpendicular ao plano formado pelos vetores v e B.

Nesta simulação o campo magnético é uniforme e tem o sentido do observador para a tela.  Lembramos também que  módulo da força magnética sobre a partícula é dado por

F = q v B sen(q)
(Postado por: Marcos Vinícius N° 20 Turma: 3003)

Movimento de uma carga num campo magnético

Se a velocidade da partícula tiver a mesma direção do campo magnético, a força será nula, resultando num movimento retilíneo uniforme. Por outro lado, se o ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético for diferente de zero, podemos decompor o vetor velocidade em duas direções: uma na direção de B, e outra perpendicular. Isto é,

Portanto, o movimento de uma partícula, de massa m e carga q, numa região do espaço onde existe um campo magnético, é sempre composto de um movimento retilíneo uniforme e de um movimento circular.

Assim, a partícula movimenta-se num círculo com raio

r = mv/qB (8.5a)

Da relação v=wr, obtém-se a velocidade angular

w = qB/m (8.5b)

Da relação w=2pf, obtém-se a freqüência

F = qB/2pm (8.5c)

e o período

T = 1/f = 2pm/qB (8.5d)

(Postado por: Nelson N°: 27 Turma: 3003)

Campo Magnético

 

O campo magnético cerca todos os materiais e correntes elétricas e são identificados devida a força que realizam sobre os outros materiais magnéticos e por causa das cargas elétricas em movimento. O campo magnético em qualquer ambiente conta com uma direção e uma força, desta forma, é considerada um campo vetorial, ou seja, campo utilizado para indicar a velocidade e direção de um fluído que se move no espaço, comprimento ou direção de uma força com seus valores de ponto em ponto. Um ótimo e simples exemplo de um campo magnético é o imã, o qual possui ao seu redor um campo magnético que está relacionado com os domínios magnéticos no interior da matéria, assim é através do campo existente que outro material magnético consegue detectar a existência do imã, fazendo com que o mesmo seja atraído ou repelido. Às vezes, este campo magnético está associado com condutores percorridos por corrente elétrica. O CM (Campo magnético) pode ser representando através de imagens geográficas conhecidas como linhas de campo ou linhas de força, onde é nestas que podemos dizer que nascem no pólo norte e morrem no pólo sul. No entanto, essas linhas não são curvas fechadas, como comprova a lei de Gauss, desta forma, para elas não existe nem começo e nem fim. Assim, os pólos também são mais intensos e podem ser representados por uma maior concentração de linhas de campo.

De acordo com os experimentos de Oersted, o qual mostrou que um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica está relacionado a um campo magnético. Já a lei de Ampère revela que o campo magnético é estabelecido pelo sentido da corrente, e por este motivo, é invertendo o sentido da corrente que é possível inverter o sentindo do campo. Essa relação de Ampère pode ser facilmente representada pela regrinha da mão direita (figura do artigo), onde o polegar representa o sentido da corrente elétrica, enquanto os demais dedos são as linhas do campo magnético. Além disso, a lei de Ampère permite que em determinadas situações seja determinada a intensidade do campo magnético, sendo que para entender esta fórmula é interessante imaginar em um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica que atravessa uma superfície delimitada por uma linha que não possui início e fim (fechada), isto é, o fio condutor passa no interior da região em que há essa linha por limite. Quando são somados os produtos dos campos magnéticos de cada trecho da linha fechada pelo comprimento de cada trecho o resultado será proporcional ao número de corrente elétrica que passa pela superfície. Desta forma, esta lei pode ser escrita da seguinte forma: ∑ B.∆= µ.i, sendo que tal fórmula é composta por:

-∑: Caractere do alfabeto grego que simboliza a soma;
-B: Caractere que representa a intensidade sobre o campo magnético;
-∆: Caractere que representa o tamanho do trecho da linha sem início e fim que está presente no campo magnético;
- µ: Caractere que representa a constante denominada permeabilidade magnética, é utilizada para meios materiais, no vácuo, tendo o seguinte valor: µ = 4π×10−7.
-i: Representa a intensidade da corrente elétrica que passa pelo condutor;

(Postagem por: Luana Terra   Nº: 19   Turma: 3003) 

Força Magnetica

Um campo magnético não atua sobre cargas elétricas em repouso, mas se pegarmos esta carga e lançarmos com uma velocidade v em direção a uma área onde há um campo magnético B pode aparecer uma força F atuando sobre esta carga, denominada força magnética. As características desta força magnética foram determinadas pelo físico Hendrick Antoon Lorentz (1853-1920).

A intensidade da força magnética pode ser obtida por:

F = q . B . v . sen(a)

Onde a é o ângulo entre os vetores v e B. No SI a unidade de intensidade do campo magnético é o tesla representado pelo símbolo T.

A força magnética que age sobre a carga móvel é sempre perpendicular ao plano formado pelos vetores v e B.

Observando a equação acima veremos que quando a=0 ou a=180º a força magnética será nula, portanto quando o lançamento for paralelo ao campo não teremos a força magnética atuando sobre esta carga, assim descrevendo um movimento retilíneo uniforme.

O sentido da força é dada pela regra da mão esquerda, como mostra a figura abaixo:

ou seja, o dedo indicador no sentido do campo e o dedo médio no sentido da velocidade, dando no dedo polegar o sentido da força magnética.

Essa regra é válida para cargas positivas, se a carga for elétricamente negativa basta utiliza a mão direita.

Priscila Quaresma - Turma:3003 - numero: 30)

O magnetismo terrestre

Um dos grandes motivos de termos a possibilidade de vida na terra é devido a um forte escudo criado pelo campo magnético gerado no núcleo terrestre. Por conceito cargas elétricas em movimento geram um campo eletromagnético ao seu redor, isto se aplica a tudo no universo, incluindo os raios solares. Diversos planetas são afetados diretamente pelos raios solares, sofrendo assim uma devastação altamente danosa, impossibilitando a reprodução microbiológica (uni e pluricelular) nas camadas superiores. Mas o que diferencia a terra destes planetas no que diz respeito à proteção? Para responder a esta pergunta teremos de retornar aos primórdios de nosso planeta, uma esfera formada por magma e diversos minérios fundidos, sendo bombardeada por meteoros e cometas. Devido às variações da órbita terrestre ser elíptica em uma parte de seu período de translação e depois retomar uma órbita quase circular, existem grandes eras de arrefecimento (elipses alongadas) e depois uma era de calmaria em tempo de aquecimento (orbitas semicirculares), a terra pode se resfriar externamente, mas mantendo no núcleo uma alta quantidade de elementos paramagnéticos e ferromagnéticos, tais como ferro, níquel, cobalto entre outros, e como sabemos, materiais paramagnéticos quando se elevam acima de sua temperatura de Curie, demonstram propriedades magnéticas, isto por si só é capaz de gerar um campo magnético sensível, que protegeria sutilmente o planeta terra das ondas eletromagnéticas provenientes do sol. Mas não seria o suficiente, então ocorreu uma grande colisão que foi um dos principais auxiliadores da possibilidade de transformação de aminoácidos em seres unicelulares que se desenvolveram pra formar a vida. O fato ocorrido foi uma grande colisão com outro astro de diâmetro semelhante ao da terra na época, esta colisão fez com que parte deste astro se fundisse com a massa do planeta terra em estado de extrema temperatura, mas parte deste astro se desprendeu, e começou a orbitar ao redor do planeta terra. Tal astro também continha grande parte de materiais ferro e para magnéticos tendo também produzido um campo magnético. Posteriormente a terra se resfriou mas manteve este astro em sua órbita devido à força gravitacional exercida pela terra, com a interação entre estes dois campos e os materiais trazidos por cometas, a vida se tornou possível no planeta terra. Este astro que orbita a terra foi chamado de Lua, e suas propriedades magnéticas ainda são percebidas nos dias atuais, com a elevação das águas (marés) e com algumas outras influências. Mas a órbita da lua, matematicamente, representa um afastamento gradual em relação ao planeta terra, isto é provado pelo enfraquecimento da interação magnética entre ambos. O campo magnético formado no núcleo da terra não é uniforme, devido à formação de alguns materiais com alta resistividade magnética formados aleatoriamente em camadas superiores, como o urânio pré-histórico que se transformou em chumbo (por liberação de radiação e neutrinos), como sabemos o chumbo não é magneticamente permeável, oferecendo grande resistividade eletromagnética, ainda existem uma série de circunstâncias que podem impedir a uniformidade do campo magnético terrestre, tais como movimento de placas tectônicas, abalos sísmicos e aglutinações de compostos químicos com baixa permeabilidade magnética em formações rochosas nas mais diversas camadas da crosta terrestre.




(Postagem por: Letícia Turma: 3003 N° 18)

Campo Magnético: Origem e sobre.

A origem da palavra magnetismo vem da Grécia antiga porque em Magnésia, antiga cidade grega, se observou um minério com a propriedade de atrair objetos de ferro. Esse minério ficou conhecido como magnetita. Hoje se sabe que eletricidade e magnetismo são aspectos de um mesmo fenômeno: o eletromagnetismo. Uma característica importante os diferencia: no magnetismo não existe conceito equivalente à carga elétrica, embora exista o conceito de pólo magnético com propriedades semelhantes ás da carga elétrica; na eletricidade existem cargas elétricas opostas (positivas e negativas) e partículas elementares portadoras dessas cargas, e no magnetismo não há pólos magnéticos isolados nem partículas portadoras de pólos magnéticos. Um indício da inexistência dos pólos isolados é dado por um fenômeno simples: a divisão de qualquer imã sempre origina outros imãs, por menores que sejam. Mas, da mesma forma que em torno de um corpo eletricamente carregado existe um campo elétrico, na região onde há um imã há também um campo magnético.


(Postado por: Letícia Turma: 3003 N°: 18)

Um pouco sobre campo magnético.

Campo magnético é, basicamente, um espaço ao redor de um imã onde a sua força magnética ou influência pode ser detectada. O campo magnético é repleto de linhas de força magnética.


As linhas de força magnética possuem as seguintes características:

• São curvas fechadas e contínuas.
• Elas não se cruzam em nenhum ponto.
• Elas se afastam mutuamente.
• Elas se curvam ao longo do comprimento do imã.
• Fora do imã, elas viajam do norte para o sul.
• Dentro do imã elas fazem ao contrário, viajam do sul para o norte.

OBS: As linhas de força magnéticas podem ser traçadas com o auxílio de um compasso.


(Postagem por: Letícia Rosa; Turma: 3003; N°: 18)