22: Magnetismo
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- 22.0: Prelúdio do magnetismo
- O magnetismo é usado para explicar os níveis de energia atômica, os raios cósmicos e as partículas carregadas presas nos cinturões de Van Allen. Mais uma vez, descobriremos que todos esses fenômenos díspares estão ligados por um pequeno número de princípios físicos subjacentes.
- 22.1: Ímãs
- O magnetismo é um assunto que inclui as propriedades dos ímãs, o efeito da força magnética sobre cargas e correntes móveis e a criação de campos magnéticos por correntes. Existem dois tipos de pólos magnéticos, chamados pólo magnético norte e pólo magnético sul. Os pólos magnéticos do norte são aqueles que são atraídos para o pólo norte geográfico da Terra. Os pólos semelhantes se repelem e, ao contrário, atraem. Os pólos magnéticos sempre ocorrem em pares de norte e sul.
- 22.2: Ferroímãs e eletroímãs
- Todo magnetismo é criado pela corrente elétrica. Materiais ferromagnéticos, como o ferro, são aqueles que apresentam fortes efeitos magnéticos. Os átomos em materiais ferromagnéticos agem como pequenos ímãs (devido às correntes dentro dos átomos) e podem ser alinhados, geralmente em regiões milimétricas chamadas domínios. Os domínios podem crescer e se alinhar em uma escala maior, produzindo ímãs permanentes. Esse material é magnetizado ou induzido a ser magnético.
- 22.3: Campos magnéticos e linhas de campo magnético
- Os campos magnéticos podem ser representados pictorialmente por linhas de campo magnético, cujas propriedades são as seguintes: O campo é tangente à linha do campo magnético. A intensidade do campo é proporcional à densidade da linha. As linhas de campo não podem cruzar. As linhas de campo são ciclos contínuos.
- 22.4: Força do campo magnético - Força em uma carga em movimento em um campo magnético
- Os campos magnéticos exercem uma força sobre uma carga móvel q. A unidade SI para a intensidade do campo magnético B é o tesla (T). A direção da força em uma carga em movimento é dada pela regra 1 da mão direita: aponte o polegar da mão direita na direção de v, os dedos na direção de B e a perpendicular aos pontos da palma na direção de F. A força é perpendicular ao plano formado por\(mathbf{v}\) e\ mathbf {B}.
- 22.5: Força em uma carga em movimento em um campo magnético - exemplos e aplicações
- A força magnética pode fornecer força centrípeta e fazer com que uma partícula carregada se mova em um caminho circular de raio,\[r = \frac{mv}{qB},\] onde\(v\) está o componente da velocidade perpendicular\(B\) à de uma partícula carregada com massa\(m\) e carga\(q\).
- 22.6: O efeito Hall
- Vimos os efeitos de um campo magnético em cargas em movimento livre. O campo magnético também afeta as cargas que se movem em um condutor. Um dos resultados é o efeito Hall, que tem implicações e aplicações importantes. O efeito Hall é a criação da tensão εε\ varepsilon, conhecida como Hall emf, através de um condutor transportador de corrente por um campo magnético.
- 22.7: Força magnética em um condutor transportador de corrente
- A força magnética nos condutores portadores de corrente é dada por\[F = \pi B sin \theta,\] onde\(\) está a corrente,\(l\) é o comprimento de um condutor reto em um campo\(B\) magnético uniforme e\(\theta\) é o ângulo entre\(I\)\(B\) e. A força segue a RHR-1 com o polegar na direção de\(I\). \
- 22.8: Torque em um circuito de corrente - motores e medidores
- O torque\(\tau\) em um circuito transportador de corrente de qualquer formato em um campo magnético uniforme.\(N\) é\[\tau = NIABsin\theta,\] onde está o número de voltas,\(I\)\(A\) é a corrente, é a área do circuito,\(B\) é a intensidade do campo magnético e\(\theta\) é o ângulo entre a perpendicular ao circuito e ao campo magnético.
- 22.9: Campos magnéticos produzidos por correntes - Lei de Ampere
- A força do campo magnético criado pela corrente em um fio longo e reto é dada por\[B = \frac{\mu_{0}I}{2 \pi r} \left(long \quad straight \quad wire\right),\tag{22.10.1}\] onde\(I\) está a corrente,\(r\) é a menor distância até o fio e a constante\(\mu_{0} = 4\pi \times 10^{-7} T \cdot m/a\) é a permeabilidade do espaço livre. A direção do campo magnético criado por um fio longo e reto é dada pela regra 2 da mão direita (RHR-2): aponte o polegar da mão direita no d
- 22.10: Força magnética entre dois condutores paralelos
- A força entre duas correntes paralelas\(I_{1}\) e\(I_{2}\) separadas por uma distância\(r\), tem uma magnitude por unidade de comprimento dada por\[\frac{F}{l} = \frac{\mu_{0}I_{1}I_{2}}{2\pi r}.\] A força é atraente se as correntes estiverem na mesma direção, repulsiva se estiverem em direções opostas.
- 22.11: Mais aplicações do magnetismo
- Campos elétricos e magnéticos cruzados (perpendiculares) atuam como um filtro de velocidade, fornecendo forças iguais e opostas em qualquer carga com velocidade perpendicular aos campos e de magnitude\[v = \frac{E}{B}.\]
Miniatura: Campo magnético de um ímã cilíndrico ideal com seu eixo de simetria dentro do plano da imagem. O campo magnético é representado por linhas do campo magnético, que mostram a direção do campo em diferentes pontos. (CC-SA-BY-3.0; Geek3).