Fonte de Campo Magnético

Fonte de Campo Magnético

Até agora temos considerado situações em que o campo magnético é produzido por um ímã. No entanto, em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) observou que as correntes elétricas também produzem campo magnético. O experimento por ele realizado está representado na Fig. 1. Inicialmente, uma bússola é colocada abaixo de um fio e paralelamente a ele, não havendo corrente no fio (Fig. 1a). Ao fechar a chave (Fig. 1b) o fio passava a ser percorrido por corrente e a agulha da bússola sofria um desvio.

Fig. 1

No início do século XX, quando ficou conhecido o átomo, os físicos perceberam que o campo magnético dos ímãs é na realidade produzido pelo movimento dos elétrons. Na próxima aula nós falaremos mais desse assunto. Por enquanto vamos nos limitar ao estudo de um caso particular: o campo magnético criado por um fio reto e percorrido por corrente.

Campo Magnético de um Condutor Reto

Consideremos um fio condutor reto e longo, percorrido por uma corrente de intensidade i. Verifica-se tal que, próximo do fio, as linhas de campo são circunferências (Fig. 2) cujo centro está no fio. Na Fig. 2, as linhas circulares estão contidas no plano , o qual é perpendicular ao fio.

Fig. 2
Fig. 3

Para obtermos o sentido do campo, usamos a regra da mão direita, ilustrada na Fig. 3. Imaginamos a mão direita segurando o fio, de modo que o polegar aponte no sentido da corrente; a curvatura dos outros dedos nos dá o sentido de . Para o observador O da Fig. 2, as linhas de campo têm o aspecto da Fig. 4.


Fig. 4

Na Fig. 5 representamos algumas linhas de campo situados em dois planos distintos e . Representando o campo no plano do papel (Fig. 6), o campo "entra" no papel à direita do fio (símbolo ) e "sai" do papel à esquerda do fio (símbolo ).

 
 
 
 
Fig. 5
Fig. 6

O módulo de em um ponto P é dado por:

I)

onde d é a distância do ponto P ao fio e μo é uma constante, denominada permeabilidade do vácuo, cujo valor no Sistema Internacional é:

μo = 4 . 10-7

Da equação I tiramos:

Portanto:

 

Assim:

o =
 
4 . 10-7

T . m
A

Força Magnética entre Condutores Retos e Paralelos

Na Figura a seguir representamos dois fios X e Y, retos, longos e paralelos, percorridos por correntes de intensidades i1 e i2, de mesmo sentido.


Fig. 7

Nessa figura representamos o campo magnético   produzido pela corrente i1. A intensidade do campo sobre o condutor Y é:

Portanto a força magnética ( ) sobre o fio Y tem intensidade F dada por:

Aplicando a regra da mão esquerda, percebemos que, neste caso, as forças entre os fios, são de atração. Quando os fios são percorridos por correntes de sentidos opostos (Fig. 8), as forças são de repulsão.


Fig. 8

A equação II foi obtida considerando o campo produzido pelo fio X sobre o fio Y. O resultado seria o mesmo se calculássemos o campo produzido pelo fio Y sobre o fio X.

Definição do Ampère

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade elétrica de base é o ampère. O coulomb é definido a partir do ampère, usando a equação.

ou

= i . ()

Existe um procedimento padrão para obter-se a corrente de intensidade 1 ampère. Esse procedimento é baseado na equação II, considerando:

i1 = i2 = i

Fazendo i = 1A e d = 1m, temos:

III

A partir da equação III é definido o ampère:

O ampère é a intensidade de uma corrente constante que, estabelecida em dois condutores retos, paralelos e longos, separados por uma distância de 1 metro, no vácuo faz aparecer entre eles, força magnética de intensidade 2 . 10-7N por metro de fio.

Sumário

- Campo Magnético de um Condutor Reto
- Força Magnética entre Condutores Retos e Paralelos
- Definição do Ampèr
- Campo Magnético de Espira e Solenoide
- Campo Magnético de Espira Circular
i. Bobina Chata
- Campo Magnético de um Solenoide
- Campo Magnético de um Ímã
- Eletroímã
- Ponto Curie
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