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Magnetismo: guia de estudo

Ideias principais

Campos magnéticos são produzidos por cargas em movimento e agem sobre cargas em movimento. A força é sempre perpendicular ao campo e à velocidade, então muda a direção do movimento, mas não a rapidez.

  • A força sobre uma carga é F = qvB sen θ, e sobre um fio F = BIL sen θ. É zero quando o movimento é ao longo do campo.
  • Uma partícula carregada que se move perpendicular a um campo uniforme descreve um círculo de raio r = mv ÷ (qB).
  • Um fio reto longo cria um campo B = μ₀I ÷ (2πr), e um solenoide tem B = μ₀nI no interior, com n espiras por metro.
  • Dois fios paralelos se atraem se as correntes têm o mesmo sentido e se repelem se têm sentidos opostos.

Equações principais

  • F = qvB sin θ
  • F = BIL sin θ
  • B = μ₀I ÷ (2πr)
  • B = μ₀nI (solenoid)
  • r = mv ÷ (qB)
  • F ÷ L = μ₀I₁I₂ ÷ (2πd)
  • Φ = BA cos θ

Exemplo resolvido

Um próton (q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, m = 1,67 × 10⁻²⁷ kg) move-se a 1,0 × 10⁶ m/s perpendicular a um campo de 0,10 T. F = qvB = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 1,0 × 10⁶ × 0,10 = 1,6 × 10⁻¹⁴ N. O raio é r = mv ÷ (qB) = 1,67 × 10⁻²⁷ × 1,0 × 10⁶ ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹ × 0,10) = 0,10 m.

Erros comuns

  • Esperar força sobre uma carga que se move na direção do campo. Ali a força é zero.
  • Esquecer de inverter a direção para uma carga negativa ao usar a regra da mão direita.
  • Achar que a força magnética acelera a partícula. Ela não realiza trabalho, então a rapidez é constante.

Prática

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