O que é força magnética?

Força Magnética

Definição do módulo do campo magnético

Na aula anterior vimos como determinar a direção e o sentido do campo magnético . Falta mostrar como determinar o módulo do campo. Isso é feito usando o fato de que, sob certas condições, o campo magnético atua sobre uma partícula com carga elétrica, ocasionando o aparecimento de uma força magnética.

Consideremos então uma partícula com carga q 0, numa região onde há campo magnético. O primeiro fato observado é que não há força magnética se a partícula estiver em repouso. Para que haja a força magnética é necessário que a partícula tenha uma velocidade v 0. Porém, mesmo que a partícula tenha velocidade v 0, nem sempre há força magnética; observa-se que a força é nula quando tem a mesma direção de (Fig.1).

Fig.1 - Quando  e   têm a mesma direção, não há força magnética.

Porém, quando forma com um ângulo q (Fig.2) tal que 0 e 180°, observa-se a existência de uma força magnética cujo módulo é proporcional ao produto v . sen.


Fig. 2

Usando esse fato, a intensidade de foi definida de modo que a intensidade da força magnética é dada por:

(I)

Quando existe a força magnética, observa-se que ela é simultaneamente perpendicular a e a (Fig.3). Isto significa que ela é perpendicular ao plano determinado por e . Na Fig.3, a força magnética tem a direção da reta r que é perpendicular a .


Fig. 3

O sentido de depende do sinal da carga. Na Fig.4 indicamos o sentido de para o caso em que q > 0. Esse sentido pode ser obtido por uma regra chamada regra da mão esquerda, também indicada na figura.

       

Fig. 4

- o dedo médio dá o sentido de
- o dedo indicador dá o sentido de
- o dedo polegar dá o sentido de

Se a carga for negativa, o sentido de é oposto ao dado pela regra da mão esquerda (Fig.5).


Fig. 5

Para facilitar a representação dos vetores, usamos as seguintes convenções:

I - o símbolo indica um vetor "entrando" no plano do papel
II - o símbolo indica um vetor "saindo" do plano do papel.

Assim, o observador da Fig. 6 representa o vetor pelo símbolo ä e o observador da Fig. 7 representa o vetor pelo símbolo .

Fig. 6

Fig. 7

Unidade da intensidade de

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de intensidade de chama-se tesla e seu símbolo é T.

Trabalho da Força Magnética

Pelo fato de a força magnética ser perpendicular à velocidade, ela nunca realiza trabalho. A força magnética pode alterar apenas a direção de mas não o seu módulo.

Exemplo 1

Na Fig.a representamos uma partícula com carga q > 0, sendo lançada com velocidade num ponto em que o campo magnético é . Aplicando a regra da mão esquerda (Fig.b) percebemos que a força magnética tem direção perpendicular ao plano do papel e seu sentido é para fora do papel. Assim, o sentido de é representado pelo símbolo da Fig.c

(a)

(b)

(c)

Na Figura d representamos como a força é vista pelo observador. O plano é o plano do papel.


(d)

Exemplo 2

Uma partícula com carga q = 4,0 . 10-12 C é lançada com velocidade numa região onde há campo magnético , como ilustra a figura. Sabendo que || = 3,0 . 105 m/s e | | = 0,20 T, calcule o módulo da força magnética atuante na partícula.

Resolução

Neste caso temos = 30° e sabemos que sen 30° = 0,50.

Assim:

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Sumário

- Definição do módulo do campo magnético
- Trabalho da força magnética
- Movimento quando o campo é uniforme
- Força magnética sobre correntes
- Espira em campo uniforme
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