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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
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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).
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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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