Introdução ao eletromagnetismo. Vetor campo magnético eforça magnética

Eletromagnetismo Simplificado para Vestibulandos

Capítulo 1: Introdução ao Eletromagnetismo

O eletromagnetismo estuda as interações entre campos elétricos e magnéticos. A eletricidade e o magnetismo estão intimamente relacionados, e um campo magnético é sempre gerado por uma corrente elétrica.

Corrente Elétrica (I): Movimento ordenado de elétrons em um condutor.
Campo Elétrico (E): Região ao redor de uma carga elétrica onde forças elétricas atuam.
Campo Magnético (B): Região ao redor de uma corrente elétrica onde forças magnéticas atuam.

Exemplo: Imagine um fio condutor por onde passa uma corrente elétrica. Esse fio cria um campo magnético ao seu redor. O campo magnético forma círculos ao redor do fio, como espirais invisíveis.

Lei de Ampère:

\oint \vec{B} \cdot d \vec{l} = μ_{0} I

Onde:

\vec{B}

é o vetor campo magnético.

μ_{0}

é a permeabilidade magnética do vácuo.

Capítulo 2: Vetor Campo Magnético

O campo magnético, representado por $\vec{B}$ , descreve a influência magnética exercida por uma corrente elétrica ou magneto em uma determinada região.

A unidade de $\vec{B}$ é o Tesla (T).
Linhas de campo magnético formam circuitos fechados e saem do polo norte e entram no polo sul de um ímã.

Regra da Mão Direita:

Aponte o polegar na direção da corrente.
Os outros dedos enrolam na direção do campo magnético.

Exemplo Resolvido 1: Um fio retilíneo infinito transporta uma corrente de 10 A. Qual é o valor do campo magnético a 2 cm de distância do fio?

B = \frac{μ_{0} I}{2 π r}

Onde

I = 10 A

r = 0, 02 m

μ_{0} = 4 π \times 10^{- 7} T \cdot m / A

.
Substituindo os valores:

B = \frac{(4 π \times 10^{- 7}) \times 10}{2 π \times 0, 02} = 10^{- 5} T

Capítulo 3: Força Magnética

A força magnética atua em partículas carregadas que se movem dentro de um campo magnético. Ela é descrita pela Lei de Lorentz:

\vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B}

Onde:

\vec{F} é a força magnética, q é a carga da partícula, \vec{v} é a velocidade da partícula, \vec{B} é o campo magnético .

Exemplo Resolvido 2: Uma partícula com carga $q = 2 C$ está se movendo a $5 m / s$ perpendicularmente a um campo magnético de $0, 2 T$ . Qual é a força magnética sobre a partícula?

F = q v B \sin θ

Substituindo os valores:

F = 2 \times 5 \times 0, 2 \times \sin 90^{\circ} = 2 N

Capítulo 4: Exercícios Resolvidos

Exemplo 3: Um ímã cria um campo magnético de $0, 1 T$ . Qual é a força exercida sobre um elétron que se move a $10^{6} m / s$ perpendicularmente ao campo? A carga do elétron é $- 1, 6 \times 10^{- 19} C$ .

F = q v B \sin θ

Substituindo:

F = (- 1, 6 \times 10^{- 19}) \times 10^{6} \times 0, 1 = 1, 6 \times 10^{- 14} N

Capítulo 5: Exercícios Propostos

1. Um fio retilíneo conduz uma corrente de 5 A. Qual é o campo magnético a 3 cm de distância desse fio?

2. Uma partícula com carga $3 C$ se move a $4 m / s$ perpendicularmente a um campo magnético de $0, 5 T$ .