A Lei de Biot Savart

Índice

Introdução        1

Objectivos:        2

Teoria        3

Método experimental:        5

Procedimento experimental:        5

Resultados        6

Discussões e conclusões        10

Referências bibliográficas        11

Introdução

 A óptica geométrica estuda o comportamento da luz nos diversos meios materiais, sem considerar sua natureza. A palavra óptica, grego optike, significa `` relativo a visao``.  A óptica geométrica é o ramo da óptica que se baseia na noção de raio de luz para descrever fenômenos como a reflexão, a refração e a formação de imagens. Esta abordagem simples permite a construção das representações geométricas que dão o seu nome.

Para entender fenómenos ópticos, é necessário conhecer o caminho que a luz percorre, verificar como ela se propaga e como se desvia ao passar a determinados meios. Para isso, é fundamental estudar os meios onde a luz se propaga. Um meio que permite a propagação de luz em trajetória regulares e bem definidas, fornecendo uma visão nítida dos objetos, ou que possibilita enxergar com nitidez a fonte de luz, é chamado meio transparente. O único meio absolutamente transparente a luz é o vácuo, mas podemos considerar alguns materiais, como o vidro, a água e o ar, em pequenas quantidades.

Já os meios em que a luz se propaga em trajetórias irregulares e indefinidas, não permitindo uma visão nítida da fonte de luz ou de objetos através deles, são chamados meios translúcidos. O vidro fosco, a água turva, o papel de seda e o nevoeiro são alguns exemplos.

Os meios que impedem a propagação da luz em seu interior, não permitindo a visão dos objetos ou da fonte de luz através deles, são denominados meios opacos. Só exemplos: Paredes, portas, chapas de metal e caixas de papelão.

Para a passada aula prática em que o principal objetivo foi a obtenção de imagens nítida produzidas por objeto através da passagem da luz, foi necessário encontrar uma posição apropriada do objeto para que se fornecesse então uma imagem nítida.

Objetivos

       

Geral:

• Familiarizar-se com os conceitos da óptica geométrica.
• Compreender o funcionamento de lentes delgadas.

Específico:

• Obtenção de imagens produzidas por um objeto a partir da luz que passava pela lente.

Teoria

A  relação  entre  a  electricidade  e  o  magnetismo  foi  descoberta  em  1819  quando  durante  uma demonstração, Hans Christian Oersted encontrou que uma corrente eléctrica no interior de um fio havia desviado uma agulha da bússulo próxima. Na década de 1820, mais correlações foram feitas entre a electricidade e o magnetismo que foram demonstradas independentemente por Faraday  em  1797 e Joseph Henry em 1878. Estas mostravam que uma corrente eléctrica pode ser produzida num circuito tanto movendo um íman próximo do circuito ou variando a corrente nu m circuito próximo. Anos mais tarde, as teorias de Maxwell demonstravam que o inverso também é verdadeiro: um campo eléctrico em mudança cria um campo magnético.  Deste modo,  para além de conter um campo eléctrico, a região  do  espaçco  circundante  a  qualquer  carga  eléctrica  em  movimento,  também  contém  um campo magnético. Este está presente permanentemente no que se apelida de íman permanente.

As  cargas  eléctricas  q  em  movimento  com  velocidade  𝑣 ⃗   numa  região  onde  existe  um  campo magnético B estão sujeitas a uma força resultante  𝐹⃗  perpendicular ao seu movimento designada como força de Lorentz  que se subdivide nas  duas  componentes:  força eléctrica  𝑞𝐸⃗   e força magnética 𝑞𝑣 ⃗ × 𝐵⃗ . 

Quando estas cargas estão em movimento num fio condutor, em presença de um campo magnético uniforme  aplicado  ao  longo  de  uma  direcção  γ e  devido  à  diferença  de  potencial  gerada perpendicular tanto à corrente como  ao  campo magnético,  são desviadas e acumulam-se num dos lados das bordas do fio condutor, originando um  excesso de cargas de sinal oposto do outro lado do rebordo do fio condutor.  Isto resulta numa separação de cargas no fio. Este fenómeno é denominado por efeito de Hall. Ele permite determinar o sinal da carga nos condutores e o número de portadores por unidade  de  volume  𝑛  em  um  condutor.  Experimentalmente  efectua-se  a  medição  de  um  μconsiste  numa  placa metálica  rectangular  de  cobre  pela  qual  passa  uma  corrente  imersa  no  campo  magnético  a  ser medido.

Pouco0  depois  da  descoberta  de  Oersted  em  1819,  Jean-Baptiste  Biot  e  Félix  Savart  executaram experiências  quantitativas  na  força  exercida  por  uma  corrente  eléctrica  num  íman  próximo.  Dos resultados  obtidos,  Biot  e  Savart  chegaram  à  expressão  matemática  que  traduz  o  valor  do  campo magnético  num  ponto  no  espaço  em  termos  da  corrente  que  produz  o  campo.  Esta  expressão denomina-se lei de Biot-Savart e é dada pela eq.1 abaixo:

  (eq.1)[pic 1]

μ0 e a constante de permeabilidade do vácuo:4𝞹.1O-7T.m/A

          Experimentalmente podem-se medir campos magnéticos utlizando solenóides  através de um dispositivo denominado  bobina.  Um  solenóide  é  um  fio  condutor  enrolado  em  hélice. Fazendo-se passar uma corrente pelo interior do solenóide, o seu campo magnético é essencialmente o de um conjunto 𝑛 de anéis de corrente idênticos colocados lado a lado.

          Quando o fio condutor do solenóide está enrolado firmemente, este é utilizado para produzir um campo magnético intenso e uniforme na região de vizinhança dos seus anéis. No interior do solenóide e distante das  suas  bordas,  as  linhas  de  campo  magnético  são  aproximadamente  paralelas  ao  eixo  central  da bobina, estão próximas e uniformemente espaçadas. Por outro lado no seu exterior, tanto acima como abaixo  da  bobina,  a  densidade  das  linhas  de  campo  é  muito  menor  e  as  mesmas  separam-se  nas extremidades  do  solenóide.  Este  comportamento  das  linhas  do  campo  permite  estabelecer  uma relação  de  semelhança  com  o  campo  magnético  formado  por  um  íman  em  barra  com  iguais dimensões e forma às do solenoide.