Descreva a Força Magnética.
Passo 1
O enunciado pede para descrever a força magnética. Este é um tema de eletromagnetismo que envolve a interação entre cargas em movimento (ou correntes elétricas) e campos magnéticos. Para entender e descrever essa força, vamos precisar dos conceitos de vetor velocidade, vetor campo magnético e do produto vetorial.
Passo 2
A força magnética sobre uma partícula de carga
que se movimenta com velocidade
em uma região onde existe um campo magnético
é dada pela Lei de Lorentz. Em forma vetorial, escrevemos
Aqui o símbolo
indica o produto vetorial entre
e
.
Passo 3
Para obter o módulo dessa força, usamos a definição do produto vetorial. O valor escalar de
é
onde
,
e
é o ângulo entre os vetores
e
. Note que se
ou
, a força é zero porque
.
Passo 4
A direção de
é perpendicular tanto a
quanto a
. Para determinar seu sentido, usamos a regra da mão direita:
- Aponte os dedos na direção de
. - Gire o pulso para que os dedos se fechem em direção a
. - O polegar estendido indica a direção de
se ; se , inverta o polegar.
Passo 5
Para um fio retilíneo de comprimento vetorial
percorrido por uma corrente
, a força magnética resultante atua como se cada carga no fio obedecesse à Lei de Lorentz. A expressão equivalente é
Aqui
aponta no sentido da corrente e o módulo de
vale
.
Passo 6
Uma característica importante da força magnética é que ela não realiza trabalho sobre a carga, porque
é sempre perpendicular à velocidade
. Consequentemente, a força magnética pode desviar a trajetória da partícula, mas não altera sua energia cinética.
Passo 7
Na prática, a força magnética é fundamental em dispositivos como motores elétricos (onde correntes em bobinas giram em torno de ímãs), aceleradores de partículas (como ciclotrons) e instrumentação de medida de correntes (como o galvanômetro).
Resposta
A força magnética é a interação descrita pela Lei de Lorentz, que age sobre cargas em movimento ou correntes elétricas imersas em um campo magnético. Matematicamente, para uma carga
movendo-se com velocidade
em um campo
, temos
e para um fio condutor percorrido por corrente
,
Seu módulo depende do seno do ângulo entre velocidade (ou fio) e campo, sua direção é dada pela regra da mão direita e, por ser sempre perpendicular ao movimento, não realiza trabalho.