Força Magnética

O campo magnético B é definido pela Lei da Força de Lorentz e, especificamente, pela força magnética de uma carga em movimento:

As implicações dessa expressão incluem:

1. A força é perpendicular à velocidade v da carga qe ao campo magnético B.

2. A magnitude da força é F = qvB sinθ onde θ é o ângulo <180 graus entre a velocidade e o campo magnético. Isto implica que a força magnética em uma carga estacionária ou uma carga que se mova paralelamente ao campo magnético é zero.

3. A direção da força é dada pela regra da mão direita. A relação de força acima está na forma de um produto vetorial.

Quando a relação de força magnética é aplicada a um fio condutor de corrente, a regra da mão direita pode ser usada para determinar a direção da força no fio.

A partir da relação de forças acima, pode-se deduzir que as unidades de campo magnético são Newton segundos / (medidor de Coulomb) ou Newtons por amperímetro. Esta unidade é chamada de Tesla. É uma unidade grande, e a unidade menor Gauss é usada para pequenos campos como o campo magnético da Terra. Um Tesla é 10.000 Gauss. O campo magnético da Terra na superfície é da ordem de meio Gauss.

Lei da Força de Lorentz

Tanto o campo elétrico quanto o campo magnético podem ser definidos a partir da lei de força de Lorentz:

A força elétrica é direta, sendo na direção do campo elétrico se a carga é positiva, mas a direção da parte magnética da força é dada pela regra da mão direita.

Regra da mão direita:

A regra da mão direita é um mnemônico útil para visualizar a direção de uma força magnética como dada pela lei de força de Lorentz. Os diagramas acima são duas das formas usadas para visualizar a força em uma carga positiva em movimento. A força está na direção oposta para uma carga negativa se movendo na direção mostrada. Um fato a ter em mente é que a força magnética é perpendicular ao campo magnético e à velocidade de carga, mas isso deixa duas possibilidades. A regra da mão direita apenas ajuda você a determinar qual das duas direções se aplica.

Para aplicações em fios transportadores de corrente, a direção da corrente elétrica convencional pode ser substituída pela velocidade de carga v no digrama acima. 

 Para aplicações em fios transportadores de corrente, a direção da corrente elétrica convencional pode ser substituída pela velocidade de carga v no digrama acima.

Magnetismo Básico

“ Um deslumbramento desta natureza eu experimentei quando era uma criança de 4 ou 5 anos, quando meu pai me mostrou uma bússola. Que essa agulha se comportava daquela maneira decidida não se encaixava de modo nenhum com a natureza dos fatos, que pudesse encontrar um lugar no mundo inconsciente dos conceitos (efeitos ligados por “contato” direto). Eu ainda me lembro - ou ao menos acredito que me lembro - que esta experiência deixou uma impressão profunda e duradoura em mim. Algo profundamente escondido devia existir por trás das coisas." Albert Einstein - Auto biografia.

 

O magnetismo é uma força de atração ou repulsão que age à distância devido a um campo magnético, que é causado por partículas eletricamente carregadas. Também é inerente a objetos magnéticos, como um ímã.

Força de atração ou repulsão que age à distância. É devido a um campo magnético, que é causado por partículas eletricamente carregadas. Também é inerente a objetos magnéticos, como um ímã.

 

Um ímã é um objeto que exibe um forte campo magnético e atrai materiais como o ferro para ele. Os ímãs têm dois polos, chamados polos norte (N) e sul (S). Dois ímãs serão atraídos pelos polos opostos e cada um repelirá os polos iguais. O magnetismo tem muitos usos na vida moderna.

Campo magnético

Um campo magnético consiste em linhas imaginárias de fluxo provenientes do movimento ou da rotação de partículas eletricamente carregadas. Exemplos incluem o spin de um próton e o movimento de elétrons através de um fio em um circuito elétrico.

Na verdade, o que um campo magnético consiste é um mistério, mas sabemos que é uma propriedade especial do espaço.

 

Nomes de polos

As linhas do fluxo magnético fluem de uma extremidade do objeto para a outra. Por convenção, chamamos uma extremidade de um objeto magnético, o polo de busca N ou Norte, e o outro, o polo de busca S ou Sul, como relacionado aos polos magnéticos Norte e Sul da Terra. O fluxo magnético é definido como se movendo de N para S.

Nota: A Terra não segue a configuração magnética na ilustração acima. Em vez disso, as linhas de fluxo são opostas a partir de uma partícula carregada em movimento.

Ímãs

Embora partículas individuais, como os elétrons, possam ter campos magnéticos, objetos maiores, como um pedaço de ferro, também podem ter um campo magnético, como a soma dos campos de suas partículas. Se um objeto maior exibe um campo magnético suficientemente grande, ele é chamado de ímã.

Força magnética

O campo magnético de um objeto pode criar uma força magnética em outros objetos com campos magnéticos. Essa força é o que chamamos de magnetismo.

Quando um campo magnético é aplicado a uma carga elétrica em movimento, como um próton em movimento ou a corrente elétrica em um fio, a força na carga é chamada de força de Lorentz.

Atração

Quando dois ímãs ou objetos magnéticos estão próximos um do outro, há uma força que atrai os polos juntos.

Os ímãs também atraem fortemente os materiais ferromagnéticos, como ferro, níquel e cobalto.

Repulsão

Quando dois objetos magnéticos têm polos iguais um em frente ao outro, a força magnética os separa.

 

 

A Força empurra objetos magnéticos para longe.

Os ímãs também podem repelir fracamente os materiais diamagnéticos.

Campos magnéticos e elétricos

Os campos magnético e elétrico são semelhantes e diferentes. Eles também estão inter-relacionados.

Cargas elétricas e magnetismo semelhantes

Assim como as cargas elétricas positiva (+) e negativa (-) se atraem, os polos N e S de um ímã se atraem.

Em eletricidade como cargas de sinais iguais se repelem, em magnetismo polos iguais repelem.

Cargas elétricas e magnetismo diferentes

O campo magnético é um campo dipolar. Isso significa que todo ímã deve ter dois polos.

Por outro lado, uma carga elétrica positiva (+) ou negativa (-) pode ficar sozinha. As cargas elétricas são chamadas monopolos, uma vez que podem existir sem a carga oposta.

 

Algumas aplicações da Eletrostática no cotidiano

 

FILTRO ELETROSTÁTICO

As grandes indústrias lançam toneladas de poluentes na atmosfera através de suas chaminés. A força elétrica pode ser utilizada para diminuir essa poluição atmosférica causada pelas chaminés das indústrias ou para filtrar o ar de nossas casas.

 

Grande parte dos poluentes expelidos pelas chaminés das indústrias é formada por partículas sólidas muito pequenas. A maneira mais eficaz de limpar a fumaça é usar um precipitador (filtro) eletrostático. A fumaça ou ar contaminado passa através de eletrodos carregados que eletrizam as partículas poluentes. Em seguida elas são recolhidas por placas eletrizadas com cargas opostas. A placa coletora por ter carga contrária à carga das partículas poluentes, as atrai, fazendo com que essas partículas se depositem em sua superfície, limpando o ar. A figura acima mostra um esquema simplificado do processo.

DESCARGAS ATMOSFÉRICAS: RAIOS

Descargas atmosféricas são descargas elétricas de grande extensão (alguns quilômetros) e de grande intensidade ( picos de intensidade de corrente acima de alguns quiloamperes) que ocorrem devido ao acúmulo de cargas elétricas em regiões localizadas da atmosfera, em geral dentro de tempestades.

Descargas atmosféricas podem ocorrer da nuvem para o solo, do solo para a nuvem, dentro da nuvem, da nuvem para um ponto qualquer na atmosfera, denominados descargas no ar, ou ainda entre nuvens.

De todos os tipos de descargas, as intra-nuvem são as mais frequentes, em parte devido ao fato de a capacidade isolante do ar diminuir com a altura em função da diminuição da densidade do ar, em parte divido às regiões de cargas opostas dentro da nuvem estarem mais próximas que no caso dos outros relâmpagos.

 
PINTURA ELETROSTÁTICA

A pintura eletrostática é uma das formas de pintura mais resistente e efetiva existente. Essa pintura utiliza um processo diferenciado por meio de cargas elétricas para a fixação da tinta.

Usualmente essa pintura é mais aplicada em superfícies metálicas, mas pode ser utilizada em qualquer material carregado eletricamente. A tinta utilizada é em pó e se subdivide em três tipos: Poliéster: Com ótima aderência e dificilmente fica amarelada, utilizada bastante em ambientes externos. Epóxi: Com grande resistência à corrosão. Hibrido: Que é a combinação das duas anteriores.

Para realizar é usado uma pistola de pintura, nela há um compartimento para a tinta em pó e antes do pó ser esguichado para fora o pó é carregado eletricamente com cargas positivas ou negativ

as e a superfície onde será aplicado será carregado eletricamente com cargas opostas as da tinta. Com isso, quando a tinta entra em contato com a superfície ocorre a atração entre as cargas opostas fazendo a tinta fixar na superfície. Depois desse processo o material é levado a uma estufa para ganhar perfeita uniformidade na superfície do material.

 

 

O GERADOR DE VAN DER GRAFFS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Os geradores Van de Graaff (ou Van de Graaffs) não são apenas dispositivos espetaculares usados ​​para demonstrar alta voltagem devido à eletricidade estática - eles também são usados ​​para pesquisas sérias. O primeiro foi construído por Robert Van de Graaff em 1931 (baseado em sugestões originais de Lord Kelvin) para uso em pesquisa de física nuclear. a figura mostra um esquema de uma grande versão de pesquisa. Van de Graaffs usam superfícies lisas e pontiagudas e isoladores para gerar grandes cargas estáticas e, portanto, grandes tensões.
Uma carga excessiva muito grande pode ser depositada na esfera, porque ela se move rapidamente para a superfície externa. Limites práticos surgem porque os grandes campos elétricos polarizam e eventualmente ionizam os materiais circundantes, criando cargas livres que neutralizam o excesso de carga ou permitem que ele escape. No entanto, voltagens de 15 milhões de volts estão dentro dos limites práticos.Esquema do gerador de Van de Graaff. Uma bateria (A) fornece uma carga positiva em excesso a um condutor pontiagudo, cujos pontos borrifam a carga em uma correia isolante próxima ao fundo. O condutor pontiagudo (B) no topo da grande esfera apanha a carga. (O campo elétrico induzido nos pontos é tão grande que remove a carga da correia.) Isso pode ser feito porque a carga não permanece dentro da esfera condutora, mas se move para sua superfície externa. Uma fonte de íons dentro da esfera produz íons positivos, que são acelerados da esfera positiva a altas velocidades.