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.

Passo 1

Beleza, então o exercício pede pra gente montar um resumão sobre Magnetismo, lembrando que tem que ter estes tópicos:
  1. Força magnética e campo elétrico
  2. Ação da força magnética sobre uma corrente
  3. Lei de Biot–Savart (campo magnético gerado por corrente)
  4. Lei de Ampère
  5. Força magnética entre fios condutores
  6. 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
vec FE = q,vec E
  • Campo magnético (B) é a região em que cargas em movimento (ou correntes) sentem força. Se uma carga q se move com velocidade vec FB = q,vec v times vec B , a força magnética é
vec F = q,vec E + q,vec v times vec B
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 dvec F = I,dvecell times vec B . A força magnética nesse pedacinho é
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 dvec B = mu04pi,I,dvecell times hat rr^2, gerado por um fio com corrente. Para um pedacinho que carrega corrente I, o campo num ponto P é:
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”:
oint vec B cdot dvecell = mu0,Irm envolvida
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 FL = mu02pi,I1,I2d e , separados por distância . Cada fio gera um campo que empurra o outro. A força por comprimento unitário é
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 E = -dPhiBdt gera uma tensão (fem)
PhiB = L,I
  • Indutância E = -L,dIdt 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!

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