2.2. Eletromagnetismo

• Carga elétrica


  Propriedade das partículas subatômicas (protões, eletrões) que define a forma como essas partículas interagem eletricamente
• Unidade de carga elétrica

  Coulomb (C)
• Carga elementar


  A carga mais pequena que já se encontrou fora do átomo e corresponde ao valor da carga de um protão
• Partículas


  • Protão
  • Eletrão
• Um corpo está carregado eletricamente quando há diferença entre o número de protões e o número de eletrões que o constituem, devido à transferência de eletrões entre esse corpo e a sua vizinhança
• Num sistema isolado, apesar de os seus constituintes poderem estar eletrizados, a carga total permanece constante
• Campo elétrico (E)


  Grandeza vetorial que caracteriza a ação de uma carga elétrica numa determinada região do espaço onde se faz sentir a sua influência
• Unidade de campo elétrico


  Volt por metro (V/m) ou Newton por Coulomb (N/C)
• O campo elétrico num ponto do espaço depende da carga elétrica que o produz e da distância entre o ponto e a carga. É tanto mais intenso quanto maior for a carga e diminui de intensidade com o aumento da distância à carga
• Linhas de campo elétrico

  Permitem representar a forma como o vetor campo elétrico se orienta numa região do espaço que rodeia uma ou várias cargas elétricas
• Características do vetor campo elétrico (E)

  • Direção tangente às linhas de campo no ponto considerado
  • Sentido da linha de campo
  • Intensidade tanto maior quanto maior for a densidade de linhas de campo na região do espaço que envolve o ponto considerado
• Representação das linhas de campo elétrico e do vetor E

  • Origem: carga pontual positiva
  • Linhas de campo elétrico: direção radial, sentido centrífugo
• Representação das linhas de campo elétrico e do vetor E


  • Origem: carga pontual negativa
  • Linhas de campo elétrico: direção radial, sentido centrípeto
• Representação das linhas de campo elétrico e do vetor E

  • Origem: duas cargas pontuais simétricas
  • Linhas de campo elétrico: saindo da carga positiva e entrando na carga negativa, igual número de linhas
• Representação das linhas de campo elétrico e do vetor E


  • Origem: duas cargas pontuais com o mesmo sinal
  • Linhas de campo elétrico: não há linhas de campo na região do espaço entre as duas cargas pontuais
• Representação das linhas de campo elétrico e do vetor E

  • Origem: condensador plano (placas planas e paralelas carregadas eletricamente com cargas de sinal contrário)
  • Linhas de campo elétrico: paralelas e igualmente espaçadas, campo elétrico uniforme, orientam-se da placa carregada positivamente para a placa carregada negativamente
• Ao colocar uma carga elétrica pontual numa região do espaço sujeita a um campo elétrico produzido por outra carga elétrica, sobre a carga pontual atua uma força denominada de força elétrica (F_e)
• Características do vetor força elétrica (F_e)

  • Direção de E
  • Sentido de E se a carga elétrica pontual é positiva e sentido contrário se a carga pontual é negativa
  • Intensidade tanto maior quanto maior a intensidade de E
• Num campo elétrico uniforme, o vetor campo elétrico é sempre constante, pelo que tem, em qualquer região do espaço, a mesma direção, sentido e intensidade
• Campo magnético (B)


  Grandeza vetorial que caracteriza a influência de ímanes (ou magnetes) e correntes elétricas numa região do espaço
• Unidade de campo magnético

  Tesla (T)
• Ímanes


  • Podem ter diferentes formas e tamanhos mas todos têm dois polos magnéticos - o polo norte (N) e o polo sul (S)
  • Não existem polos magnéticos isolados, ao contrário das cargas elétricas, que podem isolar-se
• Força magnética


  Pode ser atrativa ou repulsiva, consoante interagem polos contrários ou polos semelhantes de ímanes
• A Terra é um enorme íman e é devido a esta propriedade que é possível a utilização de bússolas para a orientação à superfície da Terra
• Hans Oersted verificou que a corrente elétrica também cria campos magnéticos
• A agulha magnética se movia porque a corrente elétrica que percorria o fio condutor originava um campo magnético no espaço envolvente
• Linhas de campo magnético

  São linhas imaginárias que permitem representar a forma como o vetor campo magnético se orienta numa região do espaço que rodeia uma fonte deste campo
• Características do vetor campo magnético (B)

  • Direção tangente às linhas de campo no ponto considerado
  • Sentido da linha de campo
  • Intensidade tanto maior quanto maior for a densidade de linhas de campo na região do espaço que envolve o ponto considerado
• Caracterização das linhas de campo magnético

  • Ímã em barra: orientam-se do polo norte para o polo sul do íman
  • Ímã em U: orientam-se do polo norte para o polo sul, no interior próximo das extremidades das duas barras o campo magnético é uniforme
  • Corrente elétrica num fio condutor: linhas circulares com centro no fio e perpendiculares ao fio, sentido dado pela regra da mão direita
  • Corrente elétrica numa espira circular: linhas circulares com centro no fio e perpendiculares ao fio, sentido dado pela regra da mão direita
  • Corrente elétrica num solenoide (ou bobina): linhas idênticas às de um íman em barra, no interior do solenoide o campo magnético é uniforme, sentido dado pela regra da mão direita
• Num campo magnético uniforme, o vetor campo magnético é sempre constante, pelo que tem, em qualquer região do espaço, a mesma direção, sentido e intensidade
• A figura ao lado representa um íman em barra e bússolas orientadas de acordo com o campo magnético criado por este íman
• Faça um esboço das linhas de campo que permite visualizar o campo magnético criado por este íman de barra
• Faraday foi o cientista que descobriu a relação entre eletricidade e magnetismo
• As linhas são idénticas às produzidas por um iman em barra
• Interior do solenoide


  • As linhas são praticamente paralelas e equidistantes, criando um campo magnético uniforme
• Sentido do campo magnético

  Dado pela "regra da mão direita"
• A figura ao lado representa um iman em barra e bússolas orientadas de acordo com o campo magnético criado por este iman
• Esboço das linhas de campo

  Permite visualizar o campo magnético criado por este iman de barra
• Fluxo do campo magnético

  Grandeza relacionada com o número de linhas de campo magnético que atravessam uma superficie
• O fluxo do campo magnético é diretamente proporcional à intensidade do campo magnético (B), à área atravessada por esse campo (A) e ao cosseno do ângulo formado entre o vetor campo magnético (B) e o vetor perpendicular à superficie de área A, ou seja, o vetor normal (n)