Dia 21/03 - Atividade C02 (2,0 pontos) - Resumo
Tema: Magnetismo
O resumo deverá conter:
- Força magnética e campo elétrico.
- Ação da força magnética sobre uma corrente.
- Campo magnético e corrente - a lei de Biot-Savart.
- Campo magnético e corrente - A lei de Ampère.
- Força magnética entre fios condutores de corrente.
- Indução e indutância
- No máximo 4 páginas.
Tema: Magnetismo
O resumo deverá conter:
Passo 1
Beleza, então o exercício pede pra gente montar um resumão sobre Magnetismo, lembrando que tem que ter estes tópicos:
- Força magnética e campo elétrico
- Ação da força magnética sobre uma corrente
- Lei de Biot–Savart (campo magnético gerado por corrente)
- Lei de Ampère
- Força magnética entre fios condutores
- Indução e indutância
O que precisamos fazer: falar de cada um desses itens, explicando a teoria do zero, sem pular etapas, e usar fórmulas em LaTeX. Bora lá!
Passo 2
Tópico 1: Força magnética e campo elétrico
- Campo elétrico (E) é a região em que uma carga elétrica sente força mesmo estando parada. A força nessa carga q é dada por
- Campo magnético (B) é a região em que cargas em movimento (ou correntes) sentem força. Se uma carga q se move com velocidade
, a força magnética é
Aqui o “
” é o produto vetorial, ou seja, a direção de
é perpendicular tanto à direção de
como à de
. Essa combinação das duas forças (elétrica e magnética) forma a força de Lorentz:
Passo 3
Tópico 2: Ação da força magnética sobre uma corrente
Quando temos um fio com corrente I, as “cargas” que se movem no fio sofrem a mesma força magnética. Em vez de olhar carga a carga, a gente usa um elemento pequeno de fio de comprimento . A força magnética nesse pedacinho é
Quando temos um fio com corrente I, as “cargas” que se movem no fio sofrem a mesma força magnética. Em vez de olhar carga a carga, a gente usa um elemento pequeno de fio de comprimento
Isso significa que a corrente sente um empurrão perpendicular ao fio e ao campo magnético. Se o fio está todo alinhado, integra-se sobre
.
Passo 4
Tópico 3: Campo magnético e corrente – Lei de Biot–Savart
A lei de Biot–Savart nos dá o campo gerado por um fio com corrente. Para um pedacinho
que carrega corrente I, o campo num ponto P é:
A lei de Biot–Savart nos dá o campo
onde
-
é a permeabilidade do vácuo, -
é o versor do pedacinho até o ponto P, -
é a distância até P.
Pra achar o campo total, é só somar (integrar) todas essas contribuições ao longo do fio.
Passo 5
Tópico 4: Campo magnético e corrente – Lei de Ampère
A lei de Ampère é tipo a “Gauss dos campos magnéticos”:
A lei de Ampère é tipo a “Gauss dos campos magnéticos”:
Isso quer dizer que se você seguir um caminho fechado (contorno amperiano) e fizer a integral de
ao longo dele, o resultado é
vezes a corrente que passa dentro desse contorno. É super útil quando o campo tem simetria (fio longo, solenoide etc.).
Passo 6
Tópico 5: Força magnética entre fios condutores
Imagine dois fios paralelos, com correntes e
, separados por distância
. Cada fio gera um campo que empurra o outro. A força por comprimento unitário é
Imagine dois fios paralelos, com correntes
Se as correntes são no mesmo sentido, a força é atrativa; se são opostas, é repulsiva. Esse efeito é até usado pra definir ampere no SI!
Passo 7
Tópico 6: Indução e indutância
- Indução eletromagnética (Lei de Faraday): uma variação do fluxo magnético
gera uma tensão (fem)
- Indutância
de um circuito ou bobina relaciona a corrente com o fluxo magnético que ela própria cria:
E a autofem associada a uma variação de corrente é
Isso explica bobinas, transformadores e tudo mais de eletrônica e física de partículas.
Resposta
Pronto! Aí está o resumão de Magnetismo, cobrindo todos os tópicos pedidos, com fórmulas em LaTeX e explicação passo a passo. Espero que ajude no estudo!