Magnetismo

Professor Renato Medeiros

Origens do Eletromagnetismo

Faraday identificou a rotação do plano de polarização da luz quando era colocado num campo magnético. Acreditava nas linhas de campo elétrico e magnético como entidades físicas reais e não abstrações mate-máticas. Sua descoberta mais impor-tante é a indução eletromagnética, em 1831, utilizada na obtenção de energia elétrica nas usinas hidroelétricas.

Maxwell demonstrou em 1864 que as forças elétricas e magnéticas têm sua natureza dependente do referencial: uma força elétrica em determinado referencial pode tornar-se magnética se analisada de outro, e vice-versa. Ainda provou que os anéis de Saturno tinham de ser constituídos de milha-res de meteoritos e fez importantes contribuições à termodinâmica.

O termo magnetismo resultou do nome Magnésia, região da Ásia Menor (Turquia), devido a um minério chamado magnetita (ímã natural) com a propriedade de atrair objetos ferrosos à distân-cia (sem contato físico).

Propriedades Magnéticas

  O mineral apresenta forma cristalina isométrica, geralmente na forma octaédrica. É um material quebradiço, fortemente magnético, de cor preta, de brilho metálico, com densidade de 5,18 g/cm3. A magnetita é a pedra-ímã mais magnética de todos os minerais da Terra, e a existência desta propriedade foi utilizada para a fabricação de bússolas.

A Magnetita é um mineral magnético formado pelos óxidos de ferro II e III cuja fórmula química é Fe3O4. A magnetita apresenta na sua compo-sição, aproximadamente, 69% de FeO e 31% de Fe2O3 ou 26,7% de ferro e 72,4% de oxigênio.

1. Polaridade 3. Inseparabilidade2. Atratibilidade

Campo Magnético

Pólo NorteLinhas de Saída

Pólo SulLinhas de Entrada

Campo Magnético é a região do espaço em torno de um condutor percorrido por corren-te elétrica ou em torno de um ímã. Para cada ponto do campo mag-nético, existe um vetor B, denominado vetor campo magnético.No SI, a unidade do vetor B é o Tesla (T)

TIPOS DE IMÃS

NATURAL TEMPORÁRIO

MAGNETITA CONTATO ATRITOCORRENTE ELÉTRICA

Magnetismo

Christian Oersted (1770-1851)

Movimento das cargas elétricas pode produzir efeitos magnéticos

Michael Faraday (1791-1867)

Deslocamento de magnetos pode produzir corrente

Magnetismo Terrestre

Pólo magnético norte

(2001)81° 18′ N 110° 48′ W

(2004)82° 18′ N 113° 24′ W

Pólo magnético sul

(1998)64° 36′ S 138° 30′ E

(2004)63° 30′ S 138° 0′ E

Força Magnética

BvqFB

Força Magnética de Lorentz

1º Caso

Carga em repouso no campo magnético

Força Magnética

FM = q.v.B.senθFM = 0

2º Caso

Carga com velocidade paralela ao campo

magnético

Força Magnética

FM = q.v.B.senθFM = 0

3º Caso

Carga com velocidade

perpendicular ao campo magnético

Força Magnética

FM = q.v.B.senθFM = q.v.B

Nesse caso a

partícula executa

M.C.U. de Raio R

F

F F

Força Magnética de Lorentz

Regra da mão Esquerda

Força Magnética de Lorentz

4º Caso

Carga com velocidade oblíqua ao

campo magnético

Força Magnética

FM = q.v.B.senθ

      

Fio Retilíneo em Campo Magnético

Força Magnética para Carga

FM = q.V.B.senθ FM= q.V.B

Força Magnética para Fio

FM = B.i.L.senθ FM = B.i.L

Mesmos sentidos de corrente - Atração Sentidos opostos de corrente - Repulsão

PRODUÇÃO DE CORRENTE PRODUÇÃO DE CORRENTE ALTERNADAALTERNADA

PRODUÇÃO DE CORRENTE PRODUÇÃO DE CORRENTE ALTERNADAALTERNADA

En. Potencial En. Cinética En. Elétrica

USINA HIDRELÉTRICAUSINA HIDRELÉTRICA

USINA HIDRELÉTRICAUSINA HIDRELÉTRICA

USINA USINA HIDRELÉTRICAHIDRELÉTRICA

Distribuição eDistribuição eTransporde daTransporde daEnergiaEnergia

Indutores e Indutância

INDUTORES

Símbolo do indutor

Unidade de indutância é o Henry ( H )

16.2 Indutor e Conceito de Indutância

Polaridade Magnética do Indutor

Indutor ou BobinaAspecto e símbolos: Concentração de fluxo magnético:

Indutância: capacidade de armazenar energia magnética.

Símbolo L

Unidade de Medidahenry [H]

16.3 Indutores Fixos e VariáveisEspecificações principais: Indutância, Tolerância, Resistência Ôhmica

Indutores Comerciais Radial Toroidal Encapsulado Blindado

Característica Magnética do Núcleo: permeabilidade magnética - [T.m/A]No vácuo: o = 4 x 10-7 T.m/A

Núcleo Permeabilidade - [T.m/A]Ar o

Materiais diversos o

Ferro 10.o a 8000.o

Ferrite 10.o a 5000.o

Projeto de um Indutor

c

d.N..785,0L

22

INDUTÂNCIA MÚTUA A indutância mútua ocorre quando

vários enrolamentos ou bobinas de fio condutor têm um fluxo de indução magnética em comum. Um dispositivo com indutância mútua entre várias bobinas é designado por transformador.

Transformadores

Transformadores

Transformador• Um transformador é um dispositivo para modificar tensões e correntes alternadas sem perda apreciável de potência.• Um transformador simples é constituído por dois enrolamentos em torno de um núcleo de ferro. O enrolamento que recebe a potência é o primário, o outro o secundário.

TRANSFORMADORES

Transformadores

Um transformador consiste de duas ou mais bobinas acopladas através de um campo magnético mútuo.

O Transformador Ideal

As resistências das bobinas são desprezíveis. Todo o fluxo está confinado no núcleo e se

concatena com as bobinas. Isto é, não existem fluxos de dispersão.

A permeabilidade do núcleo é infinita. Isto implica em dizer que a força magneto motriz requerida para estabelecer o fluxo é zero.

Transformador IdealEquação fundamental

2

1

2

1

N

N

V

V

2

1

1

2

N

N

I

I

O Transformador Real

No transformador real a resistência de condução dos condutores é considerada, existem fluxos de dispersão, a permeabilidade do núcleo não é infinita e as perdas no núcleo ocorrem quando o material está submetido a um fluxo variável no tempo.

TRANSFORMADOR - ELEVADOR

TRANSFORMADOR ABAIXADOR