A FORÇA DE LORENTZ FÍSICA III
Por: H2901 • 9/9/2019 • Artigo • 1.417 Palavras (6 Páginas) • 148 Visualizações
1.1 A FORÇA DE LORENTZ
Carga em repouso:
1. Uma carga cria um campo elétrico
−→
E no espaço que o circunda.
2. O campo elétrico
−→
E exerce uma força
−→
F = q.
−→
E na carga q, colocada no campo.
Carga em movimento:
1. Uma carga em movimento ou uma corrente elétrica cria um campo magnético no
espaço que a circunda.
2. O campo magnético exerce uma força sobre uma carga em movimento ou corrente,
no campo.
Campo magnético
−→
B em um ponto P é o campo vetorial que exerce uma força
−→
F
sobre uma partícula carregada em movimento. A força magnética possui as seguintes
características:
• A força é proporcional à carga q. A força sobre uma carga negativa tem sentido
oposto à força sobre uma carga positiva que tenha a mesma velocidade.
• A força é proporcional ao módulo da velocidade −→
v .
• A força é perpendicular ao campo magnético
−→
B e à velocidade −→
v .
• A força é proporcional a senθ, onde θ é o ângulo entre a velocidade −→
v e o campo
magnético
−→
B. Se −→
v e
−→
B forem paralelos ou opostos a força é nula.
Estas características podem ser resumidas da seguinte maneira: quando uma carga
q se move com velocidade −→
v num campo magnético
−→
B, a força magnética
−→
F sobre a
carga vale:
−→
F = q.
−→
v x
−→
B (1.1)
A unidade de campo magnético no S.I. é chamada de tesla (T). No sistema CGS, a
unidade de campo magnético é o gauss (G):
1 T = 104 G
1
CAPÍTULO 1. II BIMESTRE 2
Figura 1.1: Regra da mão direita para uma carga positiva(à esquerda) e negativa(à
direita).
1.2 A LEI DE AMPERE
Um condutor conduzindo corrente elétrica, gera um campo magnético conforme
discutido anteriormente. Para obtermos a representação matemática da Lei de Ampère,
fazemos a integração do produto escalar entre o vetor campo magnético
−→
B e o deslocamento infinitesimal
−→
dl ao longo de uma curva fechada.
I
−→
B.
−→
dl = µ0.i (1.2)
No caso de um fio retilíneo, como o mostrado na Figura-1.2, o resultado obtido é:
B =
µ0.i
2π.R
(1.3)
Figura 1.2: Campo magnético ao redor de um fio retilíneo.
CAPÍTULO 1. II BIMESTRE 3
No caso de uma espira, como o mostrado na Figura-1.3, o resultado obtido é:
B =
µ0.i
2.R
(1.4)
Figura 1.3: Campo magnético de uma espira.
O campo magnético dentro de um solenóide pode ser determinado aplicando-se a
lei de Ampère ao trajeto fechado mostrado na Figura-1.4. A integral ao longo do trajeto
fechado é a soma das integrais ao longo de cada um dos quatro segmentos retilíneos,
onde L é o comprimento da bobina. Para um solenóide com n espiras por unidade de
comprimento, o número de espiras é nL. Como cada uma dessas espiras transporta a
corrente i, temos:
B = µ0.n.i (1.5)
Figura 1.4: Campo magnético de um solenoide.
CAPÍTULO 1. II BIMESTRE 4
Bobina toroidal é um solenóide encurvado em forma de anel, constituido de N
espiras, como mostra a Figura-1.5 a seguir. A integração da Lei de Ampere resulta em:
B =
µ0.N.i
2π.R
(1.6)
Figura 1.5: Campo magnético de um toroide.
1.3 FORÇA EM FIOS E TORQUES EM ESPIRA
A força
−→
F em
...