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Interações Magnéticas
(Parte 2- Campo elétrico e campo magnético)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

2 - Campo elétrico e campo magnético
Esses campos se manifestam por meio de forças exercidas em partículas eletrizadas neles mergulhadas. Nas abordagens que se seguem indicaremos com m a massa, q a carga elétrica e v a velocidade de uma partícula (em negrito, a grandeza vetorial).

2.1 - Campo elétrico
Na partícula (m, q, v), campo elétrico E exerce força F segundo a lei
===>  F = q.E


Campo elétrico E pode ser gerado pelas cargas A e B.

A partícula com carga positiva q1 , localizada no ponto
P1, fica sujeita ao campo E1 que exerce nela a força F1
no mesmo sentido de E1 (F1 |x|x E1). A carga negativa q2,
em P2, fica sujeita a E2 que exerce F2 em sentido oposto
ao de E2 (F2 |x|x E2). Em cada caso a velocidade da partí-
cula pode ser qualquer. A trajetória de cada partícula (não
representada) tem, em cada ponto, a direção de v.   Em
suma: as cargas A e B agem sobre as partículas eletriza-
das por meio do campo elétrico E que elas geram.

Note-se que F || E, e que a força F não depende da velocidade v (figura acima). A força F imprime à partícula aceleração a na direção de E, que pode ser qualquer em relação à velocidade v. Portanto, em geral, é a = at +an (at tangencial, an normal a v). Se at =/= 0 (leia-se:aceleração tangencial não nula), a partícula pode ser acelerada (at |x|x v) ou decelerada ( at |x|x v).
Notas:
1-  |x|x = mesmo sentido; |x|x = sentidos opostos;
2-  Desacelerar é reduzir a aceleração, o que não impede que a velocidade aumente;
3-  Decelerar é reduzir a velocidade (celeridade, rapidez), retardar.

Se an =/= 0, a força F = q.E deflete a partícula: a trajetória desta se encurva. O dito explica, por exemplo, o funcionamento do osciloscópio catódico e o vídeo de TV.

2.2 - Campo magnético de indução
Na partícula (m, q, v), campo magnético B exerce força F segundo a lei ===> F = q.v^B (produto vetorial).
A força é nula se a velocidade for nula ou paralela ao campo. Em qualquer outro caso a força é normal a B e normal a v, ou seja, normal ao plano que contem B e v. Em igualdade das demais condições, a força é máxima se a velocidade for normal ao campo (figura abaixo).


Campo B = B.j pode ser gerado por um ímã Norte-Sul.

 Com a mesma velocidade v = v.i, passam
pelo campo as partículas   q1> 0  e  q2 < 0.
Nessas partículas agem respectivamente as
forças F1 = q1.v.B.k (F1 |x|x k) e F2 = q2.v.B.k
(F2 |x|x k). Em suma: O ímã NS age sobre as
partículas eletrizadas por meio do campo mag-
nético B que ele gera.

De acordo com a definição de produto vetorial, vale a Regra de Fleming, da Mão Esquerda (RFME): com polegar, indicador e médio da mão esquerda forma-se um triedro tri-retângulo. Dispondo-se o indicador segundo B e o médio segundo q.v, o polegar indica F.

Em geral, a velocidade v é soma de uma componente vp paralela a B e vn normal a B; só esta última gera F

 F = q.(vp + vn) ^ B = ZERO + q.vn ^ B

O campo magnético, por meio de F, imprime à partícula (m, q, v) aceleração a normal a B e normal a v. A aceleração tangencial da partícula é nula; a partícula não acelera nem decelera. A aceleração total a é a própria aceleração normal (aceleração centrípeta); esta deflete a partícula, isto e, altera a direção da velocidade, encurva a trajetória.

2.3 - Força de Lorentz
Se a partícula (m, q, v) for sujeita simultaneamente a um campo elétrico E e a um campo magnético B, aplica-se o Princípio de Superposição. A força resultante é chamada Força de Lorentz (1853 — 1928):

F = q.(E + v ^ B)

2.4 - Campos e tempo
Campo magnético estacionário (invariável no decurso do tempo) só pode ser gerado por ímã ou por corrente elétrica contínua, (eventualmente no enrolamento de um eletroímã). Campo magnético variável com o tempo pode ser gerado por corrente elétrica variável com o tempo, ou por campo elétrico variável com o tempo. É este o caso de ondas eletromagnéticas: ondas de radio, luz, Raios-X, Raios gama.

Segue Parte 3 - Campo magnético de ímãs

 


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