CURSO PROGRESSÃO
Prof°: Robson Santos (FÍSICA)
Prof°: Robson Santos (FÍSICA)
AULA 22 – MAGNETISMO e ELETRICIDADE
i. Magnetização, ímãs, eletroímãs e substâncias magnéticas, cargas elétricas, isolantes e condutores, corpos eletrizados;
ii. Cargas elétricas, isolantes e condutores, corpos eletrizados, corrente elétrica, pilhas.
MAGNETISMO
Magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão observado entre determinados corpos, chamados ímãs, entre ímãs e certas substâncias magnéticas (como ferro, cobalto ou níquel) e também entre ímãs e condutores que estejam conduzindo correntes elétricas. Todo ímã apresenta duas regiões distintas, em que a influência magnética se manifesta com maior intensidade. Essas regiões são chamadas de polos do ímã. Esses polos possuem comportamentos diferentes na presença de outros ímãs, e são denominados Norte (N) e Sul (S).
Tem-se a impressão de que os polos do ímã são idênticos, mas isso não é verdade, pois, suspendendo-se o ímã
horizontalmente por um fio atado ao seu centro, verifica-se que, após uma série de oscilações, ele volta sempre à mesma extremidade sensivelmente para o norte e a outra para o sul. Denomina-se por isso polo norte a extremidade que se volta para o norte, e polo sul a outra.
Chamamos de ÍMÃ TEMPORÁRIO aquele que se comporta como um ímã somente quando em contato ou nas
proximidades de outro ímã.
Atrações e Repulsões
A diferente natureza dos polos de um ímã, já posta em evidência devido à sua orientação particular, evidencia-se mais ainda quando se notam as ações que os polos de um ímã exercem sobre os polos de outro ímã.
Aproximando-se do polo norte de um ímã o polo sul de outro ímã, nota-se uma atração. A partir da figura acima, podemos enunciar a lei da força magnética: Polos da mesma natureza se repelem e de naturezas diferentes se atraem.
CAMPO MAGNÉTICO
Assim como a força gravitacional e a força elétrica, a força magnética é uma interação à distância, ou seja, não necessita de contato. Dessa forma, associamos aos fenômenos magnéticos a ideia de campo, assim como nos fenômenos elétricos. Consequentemente, dizemos que um ímã gera no espaço ao seu redor um campo que chamamos de Campo Magnético (B→B→). O campo magnético interage com outros ímãs, com as substâncias magnéticas e com correntes elétricas.
Linhas de Campo Magnético
Para se evidenciar a extensão de um campo magnético, espalha-se limalha de ferro em uma folha de papel sob a qual se encontra um ou mais ímãs. Os pedacinhos de limalha de ferro dispõem-se segundo linhas curvas que ligam os polos norte e sul, chamadas linhas de campo ou linhas de força. Por convenção, considera-se que, no campo exterior a um ímã, as linhas de campo saem pelo polo norte e entram pelo polo sul do ímã.
PROPRIEDADES DOS ÍMÃS
Os polos de um ímã são inseparáveis. Não é possível partir um ímã em duas partes para separar o polo norte do polo sul. Serrando-se um imã transversalmente, obtêm-se dois novos imãs completos, isto é, surgem na secção de corte polos contrários aos das respectivas extremidades.
Quando partimos ao meio um ímã em barra, obtemos dois novos ímãs.
Quando aquecemos um ímã acima de uma determinada temperatura, ele deixa de gerar campo magnético. Os ímãs de níquel perdem sua capacidade quando aquecidos a 350ºC, os de ferro a 770ºC e os de cobalto a 1.100ºC. Essas temperaturas são chamadas de temperaturas de Curie.
Bússolas
São aparelhos que servem para a orientação dos viajantes, que usam como ponteiro uma agulha magnetizada, ou seja, se comportando como um ímã.
Uma bússola sempre tende a orientar-se paralelamente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o polo norte da bússola apontando no sentido do campo.
MAGNETISMO TERRESTRE
A Terra exerce sobre uma agulha magnética a mesma ação que um poderoso ímã. A Terra pode ser então considerada como um grande ímã, cujos polos magnéticos estão próximos dos polos geográficos.
A Terra exerce sobre uma agulha magnética uma ação que tende a fazer a agulha orientar-se paralelamente ao campo magnético. Chama-se polo norte de uma agulha magnética (bússola) a extremidade que sempre está voltada para o polo norte da Terra e polo sul a extremidade que se dirige para o polo sul da Terra. Observe que, como o polo Norte Geográfico da Terra atrai a extremidade norte da bússola, ele deve ter as características de um polo sul magnético.
O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos polos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul).
Eletrostática. Processos de eletrização
Corpo eletrizado
É o corpo que possui excesso de elétrons (carga elétrica negativa) ou falta de elétrons (carga elétrica positiva).
Princípios da Eletrostática
Princípio da atração e repulsão.
Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se e cargas elétricas de sinais contrários atraem-se.
Princípio da conservação das cargas elétricas
Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e negativas é constante.
Condutores e isolantes
Condutores elétricos
Meios materiais nos quais as cargas elétricas movimentam-se com facilidade.
Isolantes elétricos ou dielétricos
Meios materiais nos quais as cargas elétricas não têm facilidade de movimentação.
Elétrons livres: elétrons mais afastados do núcleo atômico, ligados fracamente a ele. Os elétrons livres são os
responsáveis pela condução de eletricidade nos metais.
Eletrização por atrito
Os corpos atritados adquirem cargas elétricas de mesmo valor absoluto e de sinais contrários.
Eletrização por contato
Os condutores adquirem cargas elétricas de mesmo sinal. Se os condutores tiverem mesma forma e mesmas dimensões, a carga final será igual para os dois e dada pela média aritmética das cargas iniciais.
Processos de eletrização (II) x
Eletrização por Indução
O condutor A (indutor) eletrizado positivamente é aproximado do condutor B (induzido), inicialmente neutro. As cargas do induzido separam-se devido às interações eletrostáticas. Cargas negativas são atraídas pelas cargas positivas do indutor e cargas positivas são repelidas.
O processo é finalizado desligando-se o induzido da Terra e afastando-se o indutor.
O induzido (B) inicialmente neutro está finalmente eletrizado com carga de sinal contrário à do indutor (A).
O processo pode ser feito com o indutor carregado com cargas negativa. Nesse caso o induzido ficará carregado
positivamente.
Corpo eletrizado atraindo um corpo neutro
Por indução um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro.
As cargas positivas de A atraem as negativas de B e repelem as positivas de B. A força de atração tem intensidade maior do que a de repulsão.
Exercícios
1. (PUC-MG) - Uma bússola pode ajudar uma pessoa a se orientar devido à existência, no planeta Terra, de: a. um mineral chamado magnetita.
b. ondas eletromagnéticas. c. um campo polar. d. um campo magnético.
2. (Unifor/CE) - Um ímã, com certeza, NÃO atrai: a. uma arruela de ferro.
b. um prego.
c. uma lâmina de barbear. d. uma panela de ferro. e. uma caneca de alumínio.
3. (UFSC/SC) - As afirmativas abaixo se referem a fenômenos magnéticos. Assinale a(s) proposição (ões) VERDADEIRA(S).
01. Um estudante quebra um ímã ao meio, obtendo dois pedaços, ambos com polo sul e polo norte.
02. Um astronauta, ao descer na Lua, constata que não há campo magnético na mesma, portanto ele poderá usar uma bússola para se orientar.
03. Uma barra imantada se orientará ao ser suspensa horizontalmente por um fio preso pelo seu centro de gravidade ao teto de um laboratório da UFSC. 04. Uma barra não imantada não permanecerá fixa na porta de uma geladeira desmagnetizada, quando nela colocada.
05. Uma das formas de desmagnetizar uma bússola é colocá-la num forno quente.
06. Uma das formas de magnetizar uma bússola é colocá-la numa gecolocá-ladeira desmagnetizada.
4. (Fatec/SP) - Dispõe-se de três barras, idênticas nas suas geometrias, x, y e z, e suas extremidades são nomeadas por x1, x2 , y1, y2 , z1 e z2
Aproximando-se as extremidades, verifica-se que x2 e y2 se repelem; x1 e z1 se atraem; y1 e z2 se atraem e x1 e y2 se atraem.
É correto concluir que somente a. x e y são ímãs permanentes. b. x e z são ímãs permanentes. c. x é ímã permanente. d. y é ímã permanente. e. z é ímã permanente.
5. Atritando-se uma barra de vidro com um pano de lã, inicialmente neutros, ambos se eletrizam. As cargas elétricas que a barra de vidro e o pano de lã adquirem têm mesmo sinal? Elas têm o mesmo valor absoluto?
6. Quando você se penteia o atrito eletriza os cabelos e o pente. Explique porque, nestas condições, os fios de cabelo ficam arrepiados.
7. Ao descer por um escorregador de plástico, os cabelos compridos de uma menina ficam arrepiados. Explique.
8. Uma esfera metálica A eletrizada é colocada em contato com outra esfera metálica B, inicialmente neutra e de mesmo volume. Indique as proposições corretas:
I) Se a esfera A estiver positivamente eletrizada, prótons passam de A para B.
II) Se a esfera A estiver positivamente eletrizada, elétrons passam de B para A
III) Se a esfera A estiver negativamente eletrizada, elétrons passam de A para B.
IV) No final do processo A e B adquirem cargas elétricas de mesmo sinal.
a) 3Q/2; b) 5Q/2; c) 7Q/4; d) 3Q
10. Numa aula de Eletrostática, o professor coloca a seguinte situação: são dadas três esferas metálicas A, B e C. Observa-se que B atrai A e B repele C. No que diz respeito ao estado de eletrização das esferas, o professor apresenta quatro possibilidades e pede aos alunos que escolham aquelas compatíveis com as observações:
Qual ou quais você escolheria?
11. Uma barra de vidro depois de atritada com um pano de lã atrai pequenos pedaços de papel. Como você explicaria este fato, sabendo-se que o papel é um isolante?
12. (PUC-SP) Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais:
a) iguais, iguais e iguais; b) iguais, iguais e contrários; c) contrários, contrários e iguais; d) contrários, iguais e iguais; e) contrários, iguais e contrários.
13. (UFMG) Durante uma aula de Física o professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir.
Inicialmente ele aproxima duas esferas metálicas - R e S -, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na figura 1.
Cada uma dessas esferas está apoiada num suporte isolante.
Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na figura 2.
Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na figura 3.
Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, na situação representada na figura 3:
a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra.
b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra.
c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa.
d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva.
14. (FUVEST) Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e
encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizadas na figura abaixo.
Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, remove-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, a figura que melhor representa a distribuição de cargas nas duas esferas é:
15. (Fuvest-SP) Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga elétrica negativa, Próximas a ela, as esferas B e C estão em contato entre si, sendo que C está ligada à Terra por um fio condutor, como na figura.
A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as
esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as relações:
a) QA < 0---QB > 0---QC > 0
b) QA < 0---QB = 0---QC = 0
c) QA = 0---QB < 0---QC < 0
d) QA > 0---QB > 0---QC = 0
e) QA > 0---QB < 0---QC > 0
16. (UFRJ) Três pequenas esferas metálicas idênticas, A, B e C, estão suspensas, por fios isolantes, a três suportes. Para testar se elas estão carregadas, realizam-se três
experimentos durante os quais se verifica com elas interagem eletricamente, duas a duas:
Experimento 1: As esferas A e C, ao serem aproximadas, atraem-se eletricamente, como ilustra a figura 1:
Experimento 3: As esferas A e B, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 3:
Formulam-se três hipóteses: I - As três esferas estão carregadas.
II - Apenas duas esferas estão carregadas com cargas de mesmo sinal.
III - Apenas duas esferas estão carregadas, mas com cargas de sinais contrários.
Analisando os resultados dos três experimentos, indique a hipótese correta. Justifique sua resposta.
17. (CN – 2012) Processos de eletrização e processos de transmissão de calor.
18. (CN – 2007) Processos de eletrização dos corpos. A
RESPOSTAS
1 2 3 4 5 6
D E I,III,IV E V A NÃO/SIM
7 8 9 10 11 12
II,III e IV A 3 E 4 E
13 14 15 16 17 18
