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Magnetismo e Eletromagnetismo / Noções de Física Moderna

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Larissa Sala

on 14 November 2014

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Transcript of Magnetismo e Eletromagnetismo / Noções de Física Moderna

Segundo a lei proposta pelo físico russo Heinrich Lenz, a partir de resultados experimentais, a corrente induzida tem sentido oposto ao sentido da variação do campo magnético que a gera. Em que, se houver diminuição do fluxo magnético, a corrente induzida irá criar um campo magnético com o mesmo sentido do fluxo, e se houver aumento do fluxo magnético, a corrente induzida irá criar um campo magnético com sentido oposto ao sentido do fluxo.
Magnetismo e Eletromagnetismo Noções de Física Moderna
Explique a lei de Lenz.
Objetivo
Explique as regras práticas utilizando uma das mãos para a determinação do sentido dos vetores força, campo magnético e velocidade (ou intensidade de corrente elétrica).
Para determinar os vetores é preciso posicionar a mão de forma que o polegar e o indicador formem um ângulo de 90º. Em seguida posiciona-se o dedo médio de forma que este fique perpendicular ao dedo indicador. Assim o polegar representa a força, o indicador representa o campo magnético e o dedo médio representa a velocidade e a intensidade de corrente elétrica.
Capacitar o aluno a relacionar os conteúdos do magnetismo e do eletromagnetismo ao seu cotidiano; possibilitar ao aluno perceber quais os efeitos positivos/negativos do uso dos equipamentos que funcionam com base na produção de campos magnéticos e radiações eletromagnéticas no nosso dia-a-dia; encaminhar o aluno a analisar o tema pela pesquisa em diferentes meios que estiverem ao seu alcance; permitir ao aluno a integração da física com os de outras áreas do conhecimento como história, biologia, geografia, química e novas tecnologia; desenvolver no aluno uma atitude crítica em relação ao excesso de radiações provenientes de fontes emissoras como de TVs, rádios, celulares e radiações de fundo sobre os seres vivos e suas conseqüências. Ainda, conhecer o funcionamento de máquinas e equipamentos hospitalares que funcionam com base no magnetismo e no eletromagnetismo. Finalmente, este estudo ajudará e muito nas suas provas de vestibulares.
Felipe Kenji Yoshihira - nº 08
Felipe Martinez Casellato - nº 09
Larissa Goto Sala - nº 16
Luiz Akio Hiroki - nº 18

Explique os processos de imantação.
As linhas de campos magnéticos são contínuas ou descontínuas?
As linhas de força de um campo magnético são fechadas e contínuas e curvadas que partem do polo norte do ímã e entram pelo polo sul sendo que tais linhas nunca se cruzam e se repelem mutuamente ao longo do ímã.
Os raios gama possuem comprimento menor que os raios X, e suas frequências também diferem: os raios gama possuem 10^20 Hz de frequência, enquanto os raios X, 10^18 Hz.
O raio gama é liberado por materiais radioativos e em fenômenos astrofísicos em grande escala. Possui grande capacidade de penetração em diversos tipos de materiais, inclusive uma placa de 20cm de chumbo. São utilizadas em áreas medicinais, como na destruição de células cancerosas. Já os raios x conseguem atravessar materiais de baixa intensidade, como músculos, e absorvidos por materiais mais densos, como ossos. Por isso, são utilizados na medicina para realizar radiografias.
Qualquer material pode ser magnético?
Toda substância sólida, líquida ou gasosa possui característica magnética. Portanto o magnetismo é uma propriedade básica de qualquer material.
Como funciona um equipamento de Tomografia Computadorizada? É semelhante ao de ressonância magnética?
O equipamento funciona lançando radiações raios-X, assim que os feixes são lançados, forma-se uma imagem transversal do corpo (em fatias), que é recebida e reconstituída no computador. Já na ressonância, cria-se um campo magnético que envia ondas de rádio ao corpo do paciente, e então, é medido a energia liberada das células pelo computador, criando a imagem.
3º ano A
Colégio Santo Agostinho - SP
Prof. David

Explique a indução magnética e a corrente alternada. Onde se aplicam?
O que são imãs? Como funciona uma bússola? Pólos e imãs partidos.
Ímãs: são objetos capazes de provocar um campo magnético à sua volta e podem ser naturais ou artificiais. Um ímã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como a magnetita, e um ímã artificial é feito de um material sem propriedades magnéticas, mas que pode adquirir permanente ou instantaneamente características de um ímã natural e são subdivididos em: permanentes, temporais ou eletroímãs.

Bússola: a agulha da bússola é magnética o que faz com que ela se desloque em relação ao campo magnético da Terra. Com o princípio de que polos opostos se atraem, a parte norte da agulha é atraída pelo sul magnético da Terra (polo norte geográfico) e a parte sul é atraída pelo norte magnético da Terra (polo sul geográfico).

Inseparabilidade dos polos: ao quebrar um imã e em seguida continuar dividindo os imãs resultantes, cada pedaço partido continuará sendo um novo imã com dois polos, norte e sul de maneira que cada pedaço atraia o outro pois não existem polos isolados.
Imantação: é o processo de transformar um metal ferromagnético em um ímã. Os processos de imantação são:
Por indução magnética: colocar o metal a ser imantado nas proximidades de um ímã. Este sofrerá a ação do campo magnético do ímã e se imantará por indução.
Por contato: unir o metal ao ímã.
Por atrito: atritar o metal a ser imantado em um ímã, sempre no mesmo sentido para orientar as linhas magnéticas.
Por corrente elétrica contínua: enrolar um condutor sobre o metal a ser imantado, se o condutor for percorrido por uma corrente contínua, o metal se torna um ímã.
Demonstre a configuração do campo magnético de um imã em barra, redondo, ferradura.
Barra
Esfera
Ferradura
Explique a experiência de Oersted.
Essa experiência consiste em colocar um fio condutor sobre uma bússola de forma a ficar paralelo com a agulha. Em seguida liga-lo a uma bateria com a chave fechada. Observa-se que ao passar uma corrente elétrica pelo fio a agulha da bússola gira e, ao inverter o sentido da corrente, o sentido que a agulha gira também muda. Dessa maneira o cientista provou que um fio percorrido por uma corrente elétrica gera, ao seu redor, um campo de indução magnético.
Explique a lei de Faraday ou Faraday-Henry.
A lei de Faraday afirma que a corrente elétrica induzida em um circuito fechado por um campo magnético é proporcional ao número de linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, relacionando a força eletromotriz induzida na espira com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira. Isso nos permite calcular o valor da força eletromotriz induzida no circuito.
Demonstre a configuração do campo magnético em um fio retilíneo percorrido por corrente, em uma espira circular, em um solenóide e em uma bobina chata. Demonstre como se calcula o vetor indução magnético.
Solenoide
Fio retilíneo
Espira circular
Bobina chata
Explique o funcionamento de um galvanômetro.
Um galvanômetro é constituído por um eletroímã ligado a um ponteiro e a uma mola em formato espiral. Ao percorrê-lo por uma corrente elétrica, um campo magnético se forma e interage com o campo magnético do imã na região. A resultante dessa interação move o eletroímã que move consigo o ponteiro e comprime a mola. Dessa forma o ponteiro se estabiliza quando as forças magnética e elástica se equilibram. Quanto maior a intensidade da corrente elétrica, mais o ponteiro irá girar.
Ondas são pulsos que transportam energia . No caso das eletromagnéticas, podem se propagar no vácuo e criam um campo elétrico e magnético, perpendiculares à direção e propagação da onda. Exemplos de ondas eletromagnéticas são: ondas de rádio, de TV, micro-ondas, raio X, etc...
O que são ondas eletromagnéticas?
A indução é o fenômeno que origina a produção de uma força electromotriz (f.e.m) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou em um meio móvel exposto a um campo magnético estático. A corrente alternada é um fenomeno onde a intensidade de uma corrente varia em função do tempo, invertendo-se periodicamente, sendo ora positiva ora negativa.
Explique o funcionamento de um equipamento hospitalar de ressonância magnética.
O exame é realizado dentro do magneto que submete o organismo a um forte campo magnético. Estimulados por esse campo, os átomos de hidrogênio das moléculas de água do corpo se alinham. A ação de ondas de rádio permite distinguir os tipos de tecidos de acordo com sua densidade. A vibração dessas partículas é capturada por antenas e projetada em forma de imagens fotográficas em um computador.
Existem diferenças entre os Raios X e os Raios Gama? Onde poderíamos aplicar os Raio X e Gama?
Explique o funcionamento de um transformador (de tensão elétrica).
O transformador é um dispositivo de corrente alternada na qual se baseia nos princípios da lei de Faraday e Lenz. Sua estrutura constitui-se por uma peça de ferro, denominada de núcleo do transformador, ao redor do qual são enroladas duas bobinas. Em uma dessas bobinas é aplicada a tensão que se deseja transformar, ou seja, aumentar ou diminuir. Essa bobina é chamada de bobina primária. Depois de transformada, a tensão é estabelecida nos terminais da outra bobina, que é denominada bobina secundária . Portanto, ao aplicar uma tensão alternada na bobina primária surgirá uma corrente, também alternada, que percorrerá todo o enrolamento. Através dessa corrente estabelece-se um campo magnético no núcleo de ferro, esse por sua vez sofre várias flutuações e, consequentemente, surge um fluxo magnético que é induzido na bobina secundária
Qual foi a contribuição de Maxwell para o estudo das relações entre os fenômenos elétricos e magnéticos?
James Clerk Maxwell conseguiu estabelecer a relação entre eletricidade, magnetismo e luz. Suas equações foram o resultado da união da Lei de Ampère, lei de Gauss e lei da indução de Faraday, provando também que os campos elétricos e magnéticos se propagam com velocidade da luz. Foi o início da compreensão e construção de novas tecnologias, tais como o primeiro transmissor e receptor de rádio.
Como funciona a transmissão e a recepção do som por ondas de rádio? E o envio de imagens a grandes distâncias? Funciona da mesma maneira que a transmissão do som?
As ondas de rádio, ou ondas hertzianas, possuem frequência entre 30 quilohertz (muito baixas) a 300 mil megahertz (extremamente altas), e têm comprimento de 3x10^8 nm até 3x10^17 nm. Estas são refletidas pela ionosfera, camada ionizada da atmosfera, e assim captada pela emissora. Se comportam da mesma maneira que as ondas sonoras. Por isso, tanto para ondas de rádio quanto para as demais (televisão, sons), em distâncias acima de 75 km é necessárias repetidoras no decurso. Se a distância é muito superior a isso, os satélites artificiais transmitirão os sinais.
Explique o Efeito Fotoelétrico e o funcionamento da célula fotoelétrica (Noções de Física Quântica).

O efeito fotoelétrico é um fenômeno que ocorre quando um material, geralmente metálico, é exposto a uma radiação eletromagnética de frequência alta (como a ultravioleta), arrancando elétrons da placa.

Efeito Fotoelétrico
Célula fotoelétrica
A célula fotoelétrica, ou células solares, é uma estrutura que contém uma fina camada metálica sobre a superfície de um tubo, onde há vácuo. Quando a luz incide na placa, ela age como uma chave. Fotoelétrons são retirados do metal e consequentemente atraídos pelo ânodo, criando uma corrente elétrica.
Explique a Teoria de Bohr, a dualidade onda-partícula (De Broglie) e o Princípio de Incerteza de Heisenberg. (Noções de Física Quântica)
Teoria de Bohr
De acordo com a teoria postulada por Niels Bohr, existem 7 camadas eletrônicas (K, L, M, N, O, P, Q) na eletrosfera do átomo, onde estão distribuídos os elétrons. Estes pulam para a próxima camada quando absorvem uma determinada quantidade de energia. No entanto, os elétrons tendem a retornar para sua camada inicial, e por isso acontece a emissão de energia através de luz. Exemplo disso são os materiais fluorescentes.
Dualidade onda-partícula de Broglie
A teoria consiste na capacidade que entes físicos subatômicos possuem de se comportarem ou terem propriedades tanto de partículas como de ondas. A luz, por exemplo, quando se propaga no espaço se comporta como onda, e quando incide sobre uma superfície, se comporta como partícula.
Princípio de Incerteza de Heisenberg
Com o auxílio de um semimicroscópico, Heisenberg analisou o movimento de um elétron iluminado com um raio de luz. Houve a colisão dos fótons da luz com o elétron, recebendo certa quantidade de movimento, e alterando a velocidade e a posição do mesmo. Dessa maneira, foi concluído que quanto maior a precisão ao determinar a posição de um elétron, menor será a precisão na determinação de sua velocidade ou quantidade de movimento, e vice-versa.
Bibliografia
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/CampoMagnetico/imasemagnetos.php
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/imas-e-magnetismo.html
http://tempolivre.umcomo.com.br/articulo/como-funciona-a-bussola-8868.html
http://www.brasilescola.com/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm
http://www.e-biografias.net/james_clerk_maxwell/
http://www.brasilescola.com/quimica/ondas-radio.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/raios-x.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/raios-gama
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_gama
http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_fotoel%C3%A9trico
http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solar
http://www.brasilescola.com/quimica/o-atomo-bohr.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dualidade_onda-corp%C3%BAsculo
http://www.alunosonline.com.br/fisica/dualidade-onda-particula.html
http://www.infoescola.com/fisica/experiencia-de-oersted/
http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/banco_objetos_crv/%7B9D087493-FC41-41ED-9050-57202D88BE31%7D_fig25.jpg
http://www.mar.mil.br/dhn/dhn/ead/images/magmateria9.gif
http://www.fisicapaidegua.com/teoria/condutor-reto-figura-01.jpg
http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/8477d9f53d262b7270b8d0d731c99057.jpg
http://www.fisicaevestibular.com.br/images/Enem45/image046.jpg
http://www.brasilescola.com/fisica/galvanometro.htm
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-efeito-o-exame-de-ressonancia-magnetica
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