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FÍSICA

3ª SÉRIE

ATUAÇÃO DA FORÇA MAGNÉTICA NO MOVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS

AULA 27

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  • Analisar as influências da força magnética sobre correntes elétricas em aparelhos (d22).

OBJETIVO DA AULA

d22 - Reconhecer efeitos do campo magnético produzido por ímãs naturais, artificiais, pela Terra e/ou por corrente elétrica em diferentes contextos.

  • Retomar habilidade avaliada na Prova Paraná (d27).

d27 - Relacionar o conceito de campo elétrico com a força elétrica.

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PARA INÍCIO DE CONVERSA

Conversem com os colegas e respondam para o(a) professor(a): em quais aparelhos de sua casa, vocês identificam o movimento dos sistemas usando magnetismo e eletricidade?

São vários, todos que usam motor elétrico como: liquidificador, batedeira, secador de cabelo, aspirador de pó dentre outros.

Fonte: https://gifsdefisica.wordpress.com/gifs-de-eletricidade-e-magnetismo/

No séc. XIX, ocorreram muitas descobertas no campo da eletricidade e do magnetismo. Alguns físicos, como Michael Faraday, desenvolveram leis físicas que explicam o comportamento e o funcionamento de muitas máquinas.

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O CAMPO ELÉTRICO

No contexto da Física, os campos são responsáveis pela interação entre os corpos e seu efeito é que permite que um corpo seja percebido.

Qualquer carga elétrica gera um campo elétrico, independente do seu sinal e do seu módulo. Observe como é representado o campo elétrico:

O campo elétrico E, é representado por linhas de campo que indicam a direção e o sentido da força elétrica sobre uma carga elétrica positiva no campo.

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O CAMPO ELÉTRICO

O campo elétrico é determinado por:

A unidade de campo elétrico é o newton por coulomb (N/C), em módulo pode-se usar a expressão:

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ANALISANDO CAMPO ELÉTRICO

Observe a figura:

As linhas em laranja representam o campo elétrico entre as cargas elétricas q1 e q2, portanto pode concluir que:

q1 é negativa e q2 é negativa

q1 é negativa e q2 é positiva

q1 é positiva e q2 é negativa

q1 é positiva e q2 é positiva

q1 e q2 são iguais

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CALCULANDO O CAMPO ELÉTRICO

Posiciona-se no vácuo uma carga elétrica de 2 µC, qual é a intensidade de campo elétrico gerado por ela nas distâncias de 1 m e 2 m?

Use: K = 9·109 N·m2/C2.

Como:

Temos duas situações:

1ª ⇒ d = 1 m

q = 2 µC

q = 2·10-6 C

2ª ⇒ d = 2 m

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MUDANDO DE ASSUNTO

Os campos são muito importantes para a Física.

Quais são as três grandezas de campo que a Física estuda?

São o campo gravitacional, o campo elétrico e o campo magnético.

Para cada um desses campos há uma força relacionada:

Campo gravitacional ⇒ força gravitacional

Campo elétrico ⇒ força elétrica

Campo magnético ⇒ força magnética

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FORÇA MAGNÉTICA

É a força gerada por um campo magnético sobre uma carga elétrica em movimento ou um material de propriedades magnéticas.

Fonte: https://media.tenor.com/By7nrydPLx8AAAAM/magnet.gif

Quando atua sobre uma carga elétrica em movimento é determinada por:

Fm ⇒ força magnética

q ⇒ carga elétrica

v ⇒ velocidade da carga elétrica

B ⇒ campo magnético

sen(𝛳) ⇒ ângulo entre a velocidade e o campo magnético

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FORÇA MAGNÉTICA

Num fio transmitindo corrente elétrica, a força magnética é obtida por:

Fm ⇒ força magnética

i ⇒ corrente elétrica

L ⇒ comprimento do condutor(fio)

B ⇒ campo magnético aplicado

𝛳 ⇒ ângulo entre L e B

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MEDINDO FORÇAS

Copie e resolva: qual é a força magnética exercida por um ímã que atrai, elevando, um corpo de 100 g? (Use g = 10 m/s2)

Fonte: https://www.preparaenem.com/fisica/processos-imantacao.htm

Nesta situação a força exercida é igual ao peso do corpo:

P = m . g

P = ?

m = 100 g ⇒ 0,1 kg

g = 10 m/s2

P = 0,1 . 10

P = 1 N

A força magnética foi de um newton.

A força magnética gerada por ímãs é muito intensa, porém de curto alcance, afetando apenas materiais próximos a eles.

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FORÇA MAGNÉTICA - DIREÇÃO E SENTIDO

Para determinar a direção e sentido da força magnética Fm usamos a regra da mão esquerda ou pela regra do tapa.

imagens disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/forca-magnetica.htm

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PRATICANDO 1 - COMPARANDO

Disponível em: https://www.metropoles.com/saude/confira-4-sinais-nas-maos-que-podem-indicar-se-voce-tem-diabetes

Copie e responda: por que deve-se trocar a mão esquerda pela direita, quando na análise da força magnética, usa-se a corrente elétrica?

Lembre-se do sentido convencional da corrente elétrica, é contrário ao sentido real, por isomeria as mãos corrigem o problema.

As regras que usam as mãos para determinar a direção e o sentido da força facilitam nossa vida, reduzindo o trabalho matemático a um simples posicionamento das mãos.

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FORÇA MAGNÉTICA SOBRE

CARGAS ELÉTRICAS

Fonte: https://app.planejativo.com/estudar/321/resumo/fisica-forca-magnetica-e-regra-da-mao-esquerda

A força magnética que atua sobre a carga elétrica em movimento gera um desvio nela.

Num campo magnético uniforme, essa carga elétrica pode entrar em movimento circular, pois a força magnética atua como uma força centrípeta.

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FORÇA MAGNÉTICA SOBRE

CORRENTES ELÉTRICAS

Disponível em: https://1.bp.blogspot.com/-_xIzp2NiG64/Uv2Lx_Q5c6I/AAAAAAAAADw/chySWpAvgAA/s1600/galvanometro.jpg

Sob a ação de um campo magnético a corrente elétrica sofre uma força magnética.

Numa espira pode gerar o movimento circular

Fonte: https://makeagif.com/gif/principio-do-motor-eletrico-q4hRMQ

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liquidificador

PRATICANDO 2 - APARELHOS

A força magnética gerada por indução é muito usada em aparelhos, pois converte energia elétrica em energia mecânica, produzindo movimento.

Dos aparelhos domésticos listados a seguir, qual utiliza a força magnética para funcionar?

chuveiro elétrico

ferro de passar

forno elétrico

tomadas

Fonte: https://www.simplesdecoracao.com.br/2015/04/cuidados-na-compra-e-instalacao-de-eletrodomesticos/

Possui motor elétrico que usa a força magnética para girar.

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Professor, caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

Na aula de hoje, verificamos como a força magnética atua sobre cargas elétricas em movimento(corrente elétrica).

O QUE VIMOS?

Fonte: https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/CampoMagnetico/imasemagnetos.php

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REFERÊNCIAS

  • Figura dipolo. Disponível em: <https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/campo-eletrico>. Acesso em 11 jul 2024.
  • Figura campos. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico>. Acesso em 11 jul 2024.
  • ASTH, Rafael. Notação Científica: como transformar e fazer cálculos. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/notacao-cientifica/. Acesso em: 13 dez. 2023
  • GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 3. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.
  • HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.
  • BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Vol 1. Física Moderna. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.
  • POLITO, Antony M. M. A Construção da estrutura conceitual da Física Clássica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2016.