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Interações
Magnéticas
(Parte 2- Campo
elétrico e campo magnético)
Prof.
Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
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- 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.
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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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