Força magnética

• a carga elétrica envolvida (q)
• o campo magnético atuante (B→)
• a velocidade dessa carga (v→)
• a direção dessa velocidade (θ)

Tudo isso pode ser sintetizado na seguinte equação:

F=q · v ·B · sen(θ)

Para encontrarmos a direção e o sentido da força, basta usarmos a regra da mão direta, como na figura abaixo.

Observação: Caso a carga seja negativa, basta que invertamos o sentido da força encontrada na regra da mão direita.

Atenção!

A força magnética é nula quando:

• a velocidade for paralela (ou anti-paralela) ao campo magnético: θ = 0 ou θ = π.
• a velocidade for nula.
• a partícula for neutra.

CICLOTRON

A força que atua sobre uma partícula carregada que se movimenta atua perpendicularmente tanto ao campo magnético como ao feixe de elétrons. Portanto, a força magnética age como uma força centrípeta.

Suponha que uma partícula carregada com carga q > 0 penetre com velocidade v perpendicular ao campo magnético uniforme  uma região conforme a figura abaixo. Nesse caso, a partícula irá executar um movimento circular uniforme de raio R e período T.

(Figura indisponível nesta versão da aula.)

Exemplo: É esse fenômeno utilizado em alguns aceleradores de partículas. As cargas elétrica são aceleradas por uma ddp, para então entrarem na região onde atua o campo magnético executarem sua trajetória circular.

MOVIMENTO HELICOIDAL

Suponha agora que a partícula carregada com carga q > 0 penetre com velocidade v inclinada de um ângulo 0 < θ < 90° ao campo magnético uniforme  uma região conforme a figura abaixo. Nesse caso, a partícula irá executar um movimento circular uniforme de raio R e período T no plano xy além de um movimento uniforme na direção z.

No plano xy, temos que a velocidade v_xy = v . senθ

(Figura indisponível nesta versão da aula.)

Observação: O passo é a distância percorrida na direção zdepois de um período do MCU.

Curiosidade: As auroras ocorrem pela deflexão das partículas cósmicas no campo magnético terrestre.

FORÇA EM FIOS CONDUTORES

Cargas elétricas em movimento podem sofrer ação do campo magnético. O mesmo vale para um fluxo ordenado de cargas em movimento ou corrente elétrica. O módulo dessa força pode ser deduzido a partir da equação para uma única carga.

(Figura indisponível nesta versão da aula.)

Força magnética em um fio

Observação: A direção e sentido da força são dados pela regra da mão direita. Basta usar a corrente elétrica no lugar da velocidade da carga.

Não há forças magnéticas se a corrente for paralela (ou anti-paralela) ao campo magnético: θ = 0 ou θ = π.

FORÇA ENTRE DOIS FIOS PARALELOS

O campo magnético que provoca força em um fio condutor pode ser originado a partir de outro fio. Portanto, fios com corrente elétrica se influenciam magneticamente.

Consideremos dois fios paralelos de comprimento L, a uma distância  um do outro e cada um com uma corrente i₁ e i₂. A interação entre eles depende do sentido das correntes, mas o valor da força será o mesmo nos dois casos:

O campo magnético que o fio 2 faz no fio 1:

(Figura indisponível nesta versão da aula.)

Esse campo interagirá com a corrente elétrica i₁ causando a força  

(Figura indisponível nesta versão da aula.)

Pela terceira lei de Newton: a força que o fio 1 faz no fio 2 é de mesmo módulo, direção e sentido contrário.

(Figura indisponível nesta versão da aula.)