A corrente elétrica
• É o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades.
ddp (bateria) OU
condutor Carga elétrica
CORRENTE ELÉTRICA
Tensão elétrica ou voltagem, é a diferença de potencial elétrico entre dois
Unidades no Sistema Internacional de Unidades (SI): Q = carga elétrica = Coulomb (C)
Δ t = intervalo de tempo =segundo (s)
i = intensidade de corrente elétrica = Coulomb por segundo (C/s) =
Ampere (A).
Intensidade da Corrente Elétrica
A intensidade da corrente é dada pela quantidade de
carga elétrica por unidade de tempo. Então temos:
Cada elétron possui uma quantidade de carga elétrica conhecida como carga
elétrica elementar.
O sentido convencional da corrente será de oposição ao
movimento dos elétrons.
múltiplos
MÁQUINAS E MOTORES ELÉTRICOS
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O QUE É O ELETROMAGNETISMO?
É a parte da Física que estuda a relação entre os
fenômenos elétricos e magnéticos.
Durante muito tempo, Eletricidade e Magnetismo eram
assuntos separados.
Foi Oerstedquem descobriu, em 1820, que a corrente
elétrica em um condutor provocava o surgimento de um
campo magnético
: nascia assim o Eletromagnetismo.
É a região ao redor de um imã, na qual ocorre um efeito magnético. Esse efeito é percebido pela ação de uma Força de atração ou de repulsão.
Magnetismo e Eletromagnetismo
Natureza do magnetismo
A maioria dos equipamentos elétricos depende diretamente ou indiretamente do magnetismo.
EX. de equipamentos que utilizam efeitos magnéticos:
Geradores, motores elétricos, transformadores, disjuntores, televisão, computadores, gravadores e telefones.
MÁQUINAS E MOTORES ELÉTRICOS
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Os princípios do Eletromagnetismo são usados
em incontáveis aplicações no mundo moderno.
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O MAGNETISMO
Os povos mais antigos já conheciam as propriedades
que tinha um certo mineral, chamado magnetita, de
atrair pedacinhos de ferro
Há pelo menos 4 séculos antes de Cristo, os chineses já
usavam essas propriedades para construir bússolas .
Ímãs são corpos construídos de substâncias magnéticas ou magnetizadas, podendo ter formas variadas (reta, anular, “ferradura”, etc.)
Os ímãs têm dois pólos: Norte (N) e Sul (S)
Pólos de mesmo nome se repelem; pólos de
nomes contrários se atraem.
Um ímã é sempre um dipolo, pois é
impossível separar os pólos.
Uma corrente elétrica ao atravessar um condutor produz um campo magnético em torno do condutor.
A intensidade do campo magnético em torno de um condutor que conduz uma corrente depende desta corrente.
Diz-se que nesse espaço existe um campo magnético
Os campos magnéticos são representados através das
chamadas linhas de indução magnética, que podem ser
determinadas pelo:
•exame das agulhas de bússolas colocadas na região
•comportamento de limalha de ferro espalhada em torno
do ímã.
O CAMPO MAGNÉTICO
Representação: através de linhas de campo magnético, também chamadas de linhas de indução magnética ou linhas de fluxo magnético
CAMPO MAGNÉTICO GERADO POR CORRENTE
Visualização das linhas de indução de campos magnéticos criados por condutores de diferentes formatos percorridos por corrente.
Polaridade de um condutor isolado
O CAMPO MAGNÉTICO
Regra da mão direita: determina a relação entre o fluxo da corrente num condutor e o sentido das linhas de força do campo magnético em volta do condutor.
O polegar indica: sentido do fluxo da corrente
Os dedos se curvam no sentido do campo magnético
Então:
Segurando o condutor com o polegar apontando no
sentido da corrente, os demais dedos determinam o
sentido das linhas.
Campo magnético e polaridade em uma bobina
Forma-se uma bobina de fio condutor quando há mais de uma espira.
Determinação da polaridade magnética na bobina:
Aplica-se a regra da mão direita
O polegar apontará para o pólo norte da bobina.
O CAMPO MAGNÉTICO
•Quando um condutor é enrolado para formar uma bobina, pode-se tomar cada pequena porção de seu comprimento como se fosse um fio retilíneo.
•Conforme a Regra da Mão Direita, cada uma dessas pequenas porções contribui de tal forma que o campo se reforça dentro da bobina e diminui fora dela.
Bobina com núcleo de ar e n espiras/metro, percorrida por corrente i
LINHAS DE INDUÇÃO
Em termos teóricos, uma
linha de indução representa a
trajetória que um pólo Norte
isolado descreveria se
colocado na região sob estudo.
As linhas de indução se originam (“nascem”) no pólo Norte e terminam (“morrem”) no pólo Sul.
O VETOR INDUÇÃO MAGNÉTICA
Um campo magnético
é quantificado através do vetor indução
magnética ( B ), que sempre coincide com a força resultante
que age sobre um pólo N isolado.
Características do vetor B :
é tangente à linha de indução em cada ponto da mesma;
sua direção coincide com a da linha;
seu módulo é proporcional à densidade das linhas (linhas mais juntas → campo mais intenso
A unidade de indução magnética no SI é o Tesla (T)
Em um campo magnético uniforme o valor de B é constante, ou
seja, as linhas estão igualmente espaçadas
FLUXO MAGNÉTICO
O fluxo magnético (ϕ ) representa o número de linhas de
indução que atravessa uma superfície delimitada.
Sua unidade no SI é
1 Webber (Wb)
Em muitos casos, a área é regular e o campo magnético constante. Nesses casos
1wb= 1x108 linhas do campo magnético
Quando o ângulo α for igual a 0°, temos:
Φ = B · A · cos 0° e, como cos 0° = 1, então o fluxo é máximo.
Ex de fluxo magnético
FLUXO MAGNÉTICO
Densidade de campo magnético
Densidade de campo magnético ou densidade de fluxo
magnético ou simplesmente fluxo magnético (B).
É a relação entre o fluxo magnético e a área de uma dada
superfície perpendicular à direção do fluxo magnético.
Densidade de campo magnético
A direção do vetor densidade de campo magnético B
é
sempre tangente às linhas de campo magnético
em
qualquer ponto.
Lei de Ohm
Lei de Ohm para circuitos elétricos:RESISTÊNCIA ELÉTRICA é a medida da oposição à passagem da corrente elétrica.
REPRESENTA: a dificuldade das cargas se movimentarem no interior de um condutor
• Indica que a diferença de potencial (V) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica (I).
Lei de Ohm para circuitos magnéticos
Força magnetomotriz (fmm): força externa necessária para
estabelecer um fluxo magnético no interior do material.
Lei de Ohm para circuitos magnéticos
Relutância: é a oposição que um material oferece à produção do fluxo. É inversamente proporcional a permeabilidade.
O ferro possui alta permeabilidade e conseqüentemente baixa relutância.
ℛ =relutância, (Ae/wb)
L=comprimento da bobina, m Μ=permeabilidade do material magnético, (T.m/Ae)
Lei de Ohm para circuitos magnéticos
Intensidade de campo (H):Se uma bobina com um certo nº de ampère-espiras(NI) for esticada até atingir o dobro do seu comprimento original, a intensidade do campo magnético, isto é, a concentração das linhas de força, terá a metade do seu valor original.
A intensidade do campo depende do comprimento da bobina.
Intensidade do campo magnético, (Ae/m) NI=ampère-espira, (Ae)
CARGA ELÉTRICA EM CAMPO MAGNÉTICO
Quando uma carga magnética é lançada com velocidade v em um campo
magnético, sofre a ação de uma força que desvia sua trajetória.
No caso de campos magnéticos uniformes, esta força é dada pelo produto vetorial
O módulo da força é dado por:
onde α é o ângulo formado pelos vetores v e B.
F = q . V . B
A direção e o sentido da força são dados pela Regra da Mão Direita 1
Se a carga for negativa (elétron), inverter o sentido da força
CARGA ELÉTRICA EM CAMPO MAGNÉTICO
MATERIAIS MAGNÉTICOS
São aqueles atraídos ou repelidos por um ímã e que podem
ser magnetizados por eles mesmos.
Permeabilidade magnética (µ)
Exprime o quanto o material é permeável às linhas de
indução magnética.
Permeabilidade magnética (µ)
Permeabilidade (µ): maior ou menor facilidade com que o
material se deixe atravessar pelo fluxo magnético.
Se refere à capacidade do material magnético de
concentrar o fluxo magnético.
Exemplo: Linhas de indução produzidas pela corrente i em uma bobina
Permeabilidade magnética relativa (μr)
Indica quantas vezes o material é mais “permeável” às
linhas de indução magnética que o vácuo.
Classificação dos materiais
A classificação dos materiais magnéticos e não magnéticos baseia-se nas fortes propriedades magnéticas do ferro.
1)Materiais ferromagnéticos: Ferro, aço, níquel, cobalto.
2)Materiais paramagnéticos: alumínio, platina, manganês e o cromo. A permeabilidade é ligeiramente maior que 1.
3)Materiais diamagnéticos: bismuto, antimônio, cobre, zinco, mercúrio, ouro e a prata. A permeabilidade é menor que 1.
