5.4. Força Magnética

FORÇA MAGNÉTICA SOBRE CARGA ELÉTRICA

A força magnética, ou força de Lorentz, é resultado da interação entre dois corpos dotados de propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento. No caso das cargas elétricas, a força magnética passa a existir quando uma partícula eletricamente carregada movimenta-se em uma região onde atua um campo magnético.

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q: Valor da carga elétrica (C) v: Velocidade da partícula (m/s) B: Valor do campo magnético (T) Θ: Ângulo entre v e B Para uma carga móvel em um campo magnético é possível a existência de uma força magnética. Essa força terá as seguintes características:

Direção: Perpendicular ao plano formado pelo vetor velocidade da partícula e o campo. Sentido: Dado pela regra do tapa.

OBSERVAÇÃO

- Ao utilizarmos a regra do tapa devemos observar o sinal da carga elétrica. - Para uma carga positiva daremos o tapa com a palma da mão e esse movimento indicará o sentido da força para essa carga, se houver. - Para uma carga negativa, daremos um tapa com a s costas da mão e similarmente, esse movimento indicará o sentido da força para essa carga, caso exista.

TIPOS DE MOVIMENTOS

MOVIMENTO DE MESMA DIREÇÃO DO CAMPO (θ = 0° ou θ = 180°)

A Partícula descreverá um MRU e a força magnética sobre

essa partícula será nula.

MOVIMENTO PERPENDICULAR AO CAMPO (θ = 90°)

A Partícula descreverá um MCU e a força magnética será a força centrípeta desse movimento.

Disponíveis em: https://alunosonline.uol.com.br Velocidade oblíqua ao campo dá origem a uma hélice cilíndrica de passo constante.

FORÇA MAGNÉTICA SOBRE FIO RETO

Como já vimos, um fio transportando corrente cria um campo magnético. Se esse fio estiver imerso em um campo magnético, pode ficar sujeito a uma força magnética que terá as seguintes características:

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MÓDULO:

B: Campo magnético (T) i: Corrente elétrica (A) L: Comprimento do fio (m) θ Ângulo entre i e B

A direção e sentido dessa força também serão dados pela regra do tapa.

FORÇA MAGNÉTICA ENTRE FIOS TRANSPORTANDO CORRENTE

Dois condutores transportando corrente podem também interagir magneticamente visto que cada uma das correntes cria ao seu redor um campo magnético. O sentido dessa força depende do sentido das correntes envolvidas.

Correntes de mesmo sentido dão origem a força de atração entre os fios.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

Correntes de sentidos oposto dão origem a força de repulsão entre os fios.

i1 e i2: Corrente em cada fio (A) L: Comprimento dos fios (m) r: Distância entre os fios (m)

1. (UPF) Um elétron experimenta a ação de uma força magnética quando se encontra numa região do espaço onde há um campo magnético uniforme. Em relação ao comportamento do elétron, é correto afirmar que a) o elétron não pode estar em repouso. b) o elétron se movimenta numa direção paralela à direção do campo magnético. c) pela ação da força magnética, o elétron experimenta uma desaceleração na direção paralela ao campo magnético. d) a força magnética independe da carga do elétron. e) como o campo magnético é uniforme, a força magnética atuante sobre o elétron é constante e independente da sua velocidade. 2. (UFRGS) No esquema da figura abaixo, o fio F, horizontalmente suspenso e fixo nos pontos de suporte P, passa entre os polos de um ímã, em que o campo magnético é suposto horizontal e uniforme. O ímã, por sua vez, repousa sobre uma balança B, que registra seu peso.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Em dado instante, a chave C é fechada, e uma corrente elétrica circula pelo fio. O fio sofre uma força vertical, __________, e o registro na balança __________. a) para baixo – não se altera. b) para baixo – aumenta. c) para baixo – diminui. d) para cima – aumenta. e) para cima – diminui.

3. (UDESC) Um elétron com velocidade v se movimenta na presença de um campo magnético B, conforme mostra a figura, saindo do plano do papel.

Considerando a magnitude da velocidade do elétron igual a um décimo da velocidade da luz, e a magnitude do campo magnético igual a 1,0 T o raio da órbita circular desse elétron é, aproximadamente, igual a: a) 1,7x10-4 m. b) 1,7x10-3 m. c) 1,7x10-2 m. d) 1,0x10-4 m. e) 1,0x10-3 m.

4. (UPF) Considere uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme cujas linhas de indução são verticais, com sentido para cima. Suponha que uma partícula carregada negativamente se movimente horizontalmente da direita para a esquerda, com velocidade constante, e penetre na região do campo. Sobre o comportamento da partícula, analise as afirmações que seguem.