Aula 11-85: Força magnética sobre cargas em movimento

Eletromagnetismo: contexto histórico

Em 1820, o cientista dinamarquês Hans Christian Ørsted, trabalhando com condutores de eletricidade e ímãs, percebeu que, ao aproximar uma bussola de um fio condutor de eletricidade, ela se deixava influenciar pelo fenômeno elétrico e se deflexionava. Este experimento revelou muito claramente que o fenômeno elétrico e fenômeno magnético de algum modo se conectavam.

A seguir, estudos experimentais também revelaram que não só fenômenos elétricos geravam fenômenos magnéticos, mas que fenômenos elétricos também eram capazes de gerar fenômenos magnéticos: ao se variar o campo magnético nas redondezas de um fio condutor, surgirá neste fio uma corrente elétrica.

Estes dois experimentos e os fenômenos neles constatados, especialmente o experimento de Ørsted , são consagrados como marcos fundadores da matéria da qual nos ocuparemos a partir de agora: o eletromagnetismo.

 

 

Força magnética sobre partículas carregadas

 

Ao fazermos uma carga atravessar um campo magnético com uma velocidade perpendicular ou obliquamente projetada em relação as linhas de força do campo (importa ter uma componente perpendicular), surgirá sobre esta carga uma força magnética que será simultaneamente perpendicular ao vetor velocidade da carga e campo magnético. Para identificarmos a direção da força, servimo-nos da regra da mão esquerda:

Obs.: Esta regra é valida somente para partículas de carga positiva, se a partícula for de carga negativa, podemos aplicar a regra atual e, uma vez encontrada a direção e sentido (para partícula positiva), invertemos o sentido; o sentido encontrado será o da força em questão.

 

O módulo da força magnética é dado pela expressão:

 

 

Força magnética sobre fios

 

Ao colocarmos um fio condutor de eletricidade numa região de campo magnético, e fazermos passar corrente elétrica em direção perpendicular ou oblíqua a este campo magnético, surgirá então sobre este condutor uma força elétrica devido a circulação de cargas no interior do condutor. A direção e sentido podem ser obtidos através da regra da mão esquerda; para isto, basta levarmos em consideração que o sentido da corrente convencional é o sentido de circulação das cargas positivas no interior do fio:

O módulo da força atuante no fio pode ser obtido através da expressão:

Em que:

◦ é a corrente elétrica que atravessa o fio;

◦ é o comprimento do fio.

 

 

Força magnética entre fios paralelos

 

Ao colocarmos dois fios condutores de eletricidade paralelamente lado a lado, o campo magnético de um influenciará o outro, e vice-versa, como cargas em movimento em campos magnéticos podem gerar forças, surgirá sobre estes condutores forças magnéticas. Se a corrente fluir no mesmo sentido para ambos os fios, então surgirá, sobre eles, forças de atração; se as correntes fluírem em sentidos opostos, então surgirá uma forças de repulsão.

As forças F1 e F2 sempre terão o mesmo módulo; veja a demonstração:

, sabemos que substituindo então teremos:

Se calcularmos o módulo de F2, constataremos que é igual ao de F1: