A lei de Ampère relaciona quais grandezas físicas?
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar quais grandezas físicas a lei de Ampère relaciona.
Informações dadas: apenas a pergunta direta — não há dados numéricos ou figura. Vou explicar passo a passo a lei, o que cada símbolo significa e quando ela precisa de correção (termo de deslocamento).
Informações dadas: apenas a pergunta direta — não há dados numéricos ou figura. Vou explicar passo a passo a lei, o que cada símbolo significa e quando ela precisa de correção (termo de deslocamento).
Passo 2
Enunciado matemático clássico (forma integral, regime estacionário / magnetostática). A forma mais comum da lei de Ampère é:
Explicando cada parte:
-
é o campo magnético (vetor), medido em tesla . -
é um elemento infinitesimal do caminho fechado (vetor tangente à curva). -
é a circulação de ao redor do contorno (ou seja, a integral de linha fechada do campo magnético). -
é a permeabilidade do vácuo (constante, aproximadamente ). -
é a corrente elétrica total que atravessa a superfície arbitrária cuja borda é o contorno . Por isso dizemos “corrente envolvida” ou “corrente encerrada”.
Passo 3
Interpretação física simples e intuitiva: a lei de Ampère conecta a circulação do campo magnético ao redor de um caminho fechado com a corrente elétrica que passa através da superfície limitada por esse caminho. Em palavras: corrente elétrica cria campo magnético que “circula” ao redor dela. Para um fio retilíneo longo, essa lei leva à expressão conhecida (obtida usando simetria):
onde
é o módulo do campo magnético a uma distância
do fio e
é a corrente pelo fio.
Passo 4
Forma alternativa envolvendo
(útil em meios materiais): em presença de materiais magnetizáveis escreve-se frequentemente
onde
é o campo magnético auxiliar e
é a corrente livre encerrada (ou seja, exclui correntes ligadas à magnetização do material). Relação entre
e
: em meios lineares isotrópicos simples,
com
a permeabilidade do meio (
).
Passo 5
Quando o campo elétrico varia no tempo é preciso a correção de Maxwell (termo de deslocamento). A forma integral completa (Lei de Ampère–Maxwell) é:
onde:
-
é a permissividade do vácuo, -
é o fluxo do campo elétrico através da superfície limitada por , e -
é o termo de corrente de deslocamento que corrige a lei quando há campos elétricos variando no tempo. Em forma diferencial, essa lei vira
com
a densidade de corrente elétrica.
Passo 6
Resumo didático e exemplo prático para a prova: se a situação é estática (corrente constante no tempo) e não há dielétricos variando, pode usar a forma simples
. Na prova, identifique a superfície cuja borda é o contorno escolhido, calcule a corrente total atravessando essa superfície e iguale à circulação do campo multiplicada por
. Use simetrias (reta, solenoide, toroide) para simplificar a integral.
Passo 7
Orientação para o uso na prova (dicas rápidas):
- Primeiro, sempre escolha um contorno
compatível com a simetria do problema (círculo ao redor de fio reto; retângulo em torno de um solenoide, etc.). - Segundo, identifique claramente
(soma algébrica das correntes atravessando a superfície). - Terceiro, só inclua termo de deslocamento se houver variação temporal significativa do campo elétrico (sinais de
).
Resposta
A circulação do campo magnético
ao longo de um contorno fechado e a corrente elétrica total que atravessa a superfície limitada por esse contorno (na forma completa de Maxwell, também relaciona essa circulação à taxa de variação do fluxo do campo elétrico através do mesmo contorno, pelo termo de deslocamento
).