ELETROMAGNETISMO
ELETROMAGNETISMO
Em 1820, Hans Christian Oersted descobriu a interligação
entre a eletricidade e o magnetismo ao provar
experimentalmente que uma corrente elétrica ao percorrer
um condutor cria, em torno de si, um campo magnético.
Nascia assim a ciência do Eletromagnetismo.
Óxido de ferro
Encontrado na cidade de magnésia
– Atraía materiais ferrosos;
– Se orientava para o norte.
Magnetismo
Propriedade de atrair partículas de materiais
ferrosos
A atração é mais forte nos pólos
Como eles se orientam no sentido norte e
sul, chamamos:
PÓLO NORTE
PÓLO SUL
PÓLO NORTE
PÓLO SUL
N
Os ímãs são construídos em várias formas
S N
S N
S N
S N
S N
A propriedade de atração é maior
nas extremidades.
N S S N
Ação mútua entre dois ímãs
S N
Ação mútua entre dois ímãs
N S
Pólos de mesmo nome se repelem
S N S N
S N N S
AÇÃO MÚTUA ENTRE DOIS ÍMÃS
PÓLOS DE MESMO NOME SE REPELEM
PÓLOS DE NOMES DIFERENTE SE ATRAEM
ÍMÃS
Todos os corpos que têm a propriedade de atrair o ferro são chamados
de ímãs ou magnetos.
PRINCIPAIS PROPRIEDADES
1) Todo ímã possui dois pólos denominados de “pólo norte” e “pólo sul”. Nesses pólos, as propriedades magnéticas se manifestam com mais intensidade.
2) Pólos magnéticos de mesma espécie se repelem e de espécies diferentes se atraem.
3) Um fato interessante sobre os pólos de um imã é que impossível separá-los. Se cortarmos um imã ao meio, exatamente sobre a linha neutra que divide os dois pólos, cada uma das metades formará um novo imã completo, com seu próprio pólo norte e sul.
Espectro magnético
Pode ser observado colocando limalhas de
ferro sobre um plástico que esteja sobre um
ímã.
Um modo de visualizarmos as linhas de força do campo magnético é pulverizando limalha de ferro em torno de um imã
ÍMÃS
N
S
N
S
Saem do pólo norte e entram no pólo sul
N
S Linhas de força
O espaço ocupado pelas linhas de força é
chamado:
CAMPO MAGNÉTICO
Uma barra de ferro sem magnetização pode
ser considerada como tendo um grande
número de pequenos ímãs dispostos de
maneira desordenada
Quando magnetizamos esta barra, os
pequenos ímãs se alinham, polarizando o
material
Quando magnetizamos esta barra, os
pequenos ímãs se alinham, polarizando o
material
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS QUANTO
AO COMPORTAMENTO MAGNÉTICO
Diamagnéticos – quando submetidos a um campo externo,
se magnetizam em oposição a esse campo, reduzindo a sua
intensidade, embora de forma quase imperceptível.
Exemplos: Prata, chumbo, cobre, agua, etc.
Paramagnéticos – quando submetidos a um campo
externo, se magnetizam no mesmo sentido desse campo,
aumentando a sua intensidade, embora de forma quase
imperceptível. Exemplos: Aluminio, cromo, etc.
Ferromagnéticos – quando submetidos a um campo
externo, se magnetizam no mesmo sentido desse campo,
aumentando a sua intensidade de forma muito
significativa. Exemplos: Ferro, niquel, cobalto, etc.
PERMEABILIDADE MAGNÉTICA
Permeabilidade Magnética (m): é a grandeza, característica de cada
material, que indica a sua aptidão em reforçar o campo magnético
indutor.
Permeabilidade Magnética Relativa (mr): é a relação entre a
permeabilidade do material e a do vácuo (m0).
Vácuo - (mr) = 1
Prata - (mr) = 0,99998
Alumínio - (mr) = 1,00002
Permalloy (78,5% Ni) - (mr) = 100.000
CAMPO MAGNÉTICO
Campo Magnético – é a região em torno de um imã, ou de uma corrente elétrica, dentro da qual ele exerce ações magnéticas.
As linhas de força de um campo magnético são sempre fechadas.
CAMPO MAGNÉTICO
Linhas do campo magnético terrestre
CAMPO MAGNÉTICO
Características das linhas de campo magnético:
• São sempre linhas fechadas: saem e voltam a um
mesmo ponto;
• As linhas nunca se cruzam;
• Fora do ímã, as linhas saem do pólo norte e se
dirigem para o pólo sul;
• Dentro do ímã, as linhas são orientadas do pólo sul
para o pólo norte;
• Saem e entram na direção perpendicular às
superfícies dos pólos;
• Nos pólos a concentração das linhas é maior: quanto
maior concentração de linhas, mais intenso será o
campo magnético numa dada região;
INDUÇÃO MAGNÉTICA
Indução Magnética (B) - é uma grandeza vetorial que
representa a densidade de campo magnético, ou seja o
número de linhas de indução por unidade de área.
Unidade – tesla (T) ou weber/m2 (Wb/m2)
HB m
H - vetor campo magnético
• Campo magnético uniforme
INDUÇÃO MAGNÉTICA
É aquele em que o campo H tem mesmo módulo, mesma
direção e mesmo sentido em todos os pontos.
As linhas de força desse campo são retas e paralelas.
PIL
HA
1,5
V
PIL
HA
1,5
V
PIL
HA
1,5
V
PIL
HA
1,5
V
Quando uma corrente elétrica percorre um
condutor, ela cria em torno deste um campo
magnético.
Linhas de força
PIL
HA
1,5
V
PIL
HA
1,5
V
Quando uma corrente elétrica percorre um condutor, ela cria
em torno deste um campo magnético.
Uma bússola colocada próximo
a um condutor percorrido por
corrente
A
A
O condutor atrai a agulha da bússola.
A
I
O sentido do campo magnético depende do
sentido da corrente elétrica
I
O sentido do campo magnético depende do sentido da
corrente elétrica
A
Como aumentar o
campo magnético de uma bobina
Colocando um núcleo de ferro no interior da
bobina
O núcleo de ferro concentra as linhas de força
do campo magnético
A
Aumentando a corrente elétrica
Polaridade do campo magnético
S
N
Sentido das linhas de forças
N
S
Invertendo o sentido da corrente
FLUXO MAGNÉTICO
Fluxo Magnético (f) - Chama-se fluxo magnético que atravessa uma
superfície plana, colocada em um campo magnético uniforme, ao
produto do módulo de indução magnética, pela área da superfície, pelo
coseno do ângulo que a normal à superfície faz com a direção do
campo. Representa-se o fluxo pela letra f (phi). Então, por definição,
f cos.S.B [ Wb ]
S N S N
Superficie S
BB
S
1O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO -
CAMPO MAGNÉTICO DE UMA CORRENE
ELÉTRICA
Uma corrente elétrica, passando por um condutor, produz
um campo magnético ao redor do condutor, como se fosse
um ímã. (Oersted – 1820)
REGRA DA MÃO DIREITA
CONDUTORRETILÍNEO
N S
NS
NS
NS
B
i
i
Br P
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM
CONDUTOR RETILÍNEO
r2
i.B
m
MÓDULO DA
INDUÇÃO MAGNÉTICA
Vetor se aproximando
perpendicularmente ao
observador
Vetor se afastando
perpendicularmente ao
observador
SIMBOLOGIA
[T]
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM
CONDUTOR CIRCULAR - ESPIRA
MÓDULO DA
INDUÇÃO MAGNÉTICA
r2
i.B
m [T]
600 Espiras
Aumentando o número de espiras
da bobina
1.200 Espiras
Aumenta o campo magnético
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM
SOLENÓIDE
MÓDULO DA
INDUÇÃO MAGNÉTICA
l
i.N.B
m [T]
O eletroímã só age como ímã se
percorrido por uma corrente
elétrica
O eletroímã só age como ímã se
percorrido por uma corrente
elétrica
FORÇA MAGNÉTICA
N
S I
B
TODO CONDUTOR PERCORRIDO POR
CORRENTE ELÉTRICA, SE ESTIVER DENTRO DE
UM CAMPO MAGNÉTICO, SOBRE ELE ATUARÁ
UMA FORÇA.
F
ENFRAQUECIMENTO
DO CAMPO FORTALECIMENTO
DO CAMPO
EXPLICAÇÃO DO FENÔMENO
N
S
F B
CÁLCULO DO MÓDULO DA FORÇA
L B I F = B . I . L
L I
α
F = B . I . L . senα
B
SENTIDO DA FORÇA DE LORENTS
REGRA DA MÃO ESQUERDA
AÇÃO DE UM CAMPO MAGNÉTICO
SOBRE UMA ESPIRA
“MOTOR DE CC”
N
S
I
I B
Um condutor, percorrido por corrente elétrica, colocado em um campo magnético, fica sujeito a uma força .
2O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO
Bi
l
F
A intensidade da força que atua sobre o condutor é diretamente proporcional à corrente que o percorre.
FORÇA
EFEITO MOTOR
Regra dos 3 dedos da mão
esquerda, do motor
Indicador - Sentido do campo B
Médio - Sentido da corrente i
Polegar - Sentido da Força F
APLICAÇÃO DO 20 PRINCÍPIO – MOTOR CC
A lei da indução de Faraday, elaborada por Michael
Faraday a partir de 1831, afirma que a corrente elétrica
induzida em um circuito fechado por um campo
magnético, é proporcional ao número de linhas do fluxo
que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de
tempo.
É uma lei da física que quantifica a indução
eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente
elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo
magnético variável ou por um circuito em movimento em
um campo magnético constante.
3O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
i induzida
na espira
FLUXO
INDUZIDO
N S
Movimento do ímã
FEM INDUZIDA EM UM CONDUTOR
RETILÍNEO
G V
L
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+
x
G
V
ΔΦ = B . ΔS
ΔS = ℓ . Δx
Δx = v . Δt
ΔΦ = B . ℓ . Δx
ΔΦ = B . ℓ . v . Δt
ΔΦ = B . ℓ . v
Δt
E = B . L . v
E = ΔΦ
Δ t
E = - N
ΔΦ
Δ t
Força eletromotriz induzida a partir
de um certo número de espiras.
v B
E Regra da mão direita
O SENTIDO DE E será dado pela
regra da mão direita:
Esta simulação mostra a indução de correntes elétricas devido a fluxo magnético variáveis no tempo.
3O PRINCÍPIO DO ELETROMAGNETISMO
LEI DE LENZ
O sinal negativo que aparece na equação de Faraday
lembra-nos em qual direção a força eletromotriz induzida
(fem) age. O experimento mostra que :
A fem induzida produz uma corrente cujo sentido cria um
campo magnético que se opõe a variação do fluxo
magnético original. Este fenômeno é conhecido como lei
de Lenz e justifica o sinal negativo na equação.
APLICAÇÃO - MÁQUINA CC
Top Related