Aula 11-86: Campo magnético em fio retilíneo longo e bobinas

Campo magnético em um fio retilíneo longo

Conforme revelou o experimento de Ørsted, o movimento de cargas elétricas gera campo magnético. Se fazermos uma corrente elétrica passar por um condutor, então as cargas elétricas que se movimentam no interior do fio farão surgir um campo magnético cujas linhas de força se estenderão ao redor do fio formando um padrão circular de círculos concêntricos.

Para identificarmos a orientação das linhas de força, podemos servimo-nos da regra da mãe direita. Esta regra é um artifício que nos ajuda a encontrar a orientação das linhas de força. Para aplicá-la, basta que nós “peguemos” o fio com o dedão orientado no mesmo sentido do sentido convencional da corrente; ao fazermos isto, os demais dedos da mão estarão automaticamente orientados em direção ao sentido das linhas de força.

A intensidade do campo magnético gerado pelo condutor no vácuo é dada através da seguinte expressão:

Em que:

◦ é a permeabilidade magnética do meio;

◦ é a corrente elétrica que atravessa o condutor;

◦ é a distância entre o ponto analisado e o condutor.

 

 

Campo magnético no interior de uma espira circular

 

Ao curvarmos um condutor, fazendo-o formar um padrão circular, estaremos criando uma espira. Ao fazermos uma corrente elétrica percorrê-la, notaremos a formação de campos magnéticos conforme a ilustração abaixo.

O valor do campo no centro de uma espira pode ser obtido por meio da fórmula:

Em que:

◦ é a permeabilidade magnética do meio;

◦ é a corrente elétrica que atravessa o condutor;

◦ é a distância entre o ponto analisado e o condutor.

 

 

Campo magnético no interior de uma bobina achatada

 

Uma bobina achatada é basicamente uma espira de vários ciclos. Para uma espira de mais de uma volta ser considerada bobina achatada, é preciso que os ciclos estejam próximos uns dos outros (não podem estar em helicoidal) e o raio R da bobina deve ser consideravelmente maior que a largura l da bobina.

O campo magnético no centro de uma bobina achatada é dado pela fórmula:

Em que:

◦ é a permeabilidade magnética do meio;

◦ é a corrente elétrica que atravessa o condutor;

◦ é a distância entre o ponto analisado e o condutor.

 

 

Campo magnético no interior de um solenoide

 

Um solenoide é uma espira de vários ciclos que forma uma bobina de largura l consideravelmente maior que o raio das espiras. Observe que os campos magnéticos gerados a partir de cada um dos ciclos da espiral se combinam formando um campo magnético que muito se assemelha a um ímã. Na realidade, um solenoide condutor de corrente elétrica se comporta como um ímã e, por esta razão, é, por vezes, chamado eletroímã (o mesmo acontece com os demais arranjos de espirais estudados anteriormente)

O campo magnético no centro de uma solenoide é dado pela fórmula:

Em que:

◦ é o número de voltas da espira;

◦ é a permeabilidade magnética do meio;

◦ é a corrente elétrica que atravessa o condutor;

◦ é a distância entre o ponto analisado e o condutor.

Obs.: É possível e muito comum se introduzir no interior do solenoide um cilindro de composição metálica. Ao se fazer isso, altera-se a permissividade μ, potencializando assim o campo magnético do solenoide.