Campo magnético de uma corrente elétrica

Inicialmente, a eletricidade e o magnetismo foram estudados de forma separada, pois filósofos gregos pensavam que esses dois ramos da física não tinham relação. Porém, após os experimentos de Christian Oersted foi possível verificar que eletricidade e magnetismo tinham sim uma relação. 

Em seus experimentos, Oersted pôde comprovar que um fio percorrido por uma corrente elétrica gerava a sua volta um campo magnético. Essa comprovação veio através da movimentação da agulha de uma bússola. 

Oersted colocou uma bussola próximo a um condutor percorrido por uma corrente elétrica e verificou que ela se orientava em um sentido diferente do sentido que assumia quando cessava a corrente elétrica no fio.  

Após diversos estudos, verificou-se que a corrente elétrica produz um campo magnético proporcional à intensidade da corrente, isto é, quanto mais intensa for a corrente elétrica que percorre o fio, maior será o campo magnético produzido a sua volta.  

Podemos determinar o sentido do campo magnético em torno do fio condutor através de uma simples regra conhecida como regra da mão direita. Nesta regra usamos o polegar para indicar o sentido da corrente elétrica e os demais dedos indicam o sentido do campo magnético.

A intensidade do campo magnético gerado ao redor do fio condutor retilíneo é dada pela seguinte equação:

Onde μ é a grandeza física que caracteriza o meio no qual o fio condutor está imerso. Essa grandeza é chamada de permeabilidade magnética do meio. A unidade de μ, no SI, é T.m/A (tesla x metro/ampere). Para o vácuo, a permeabilidade magnética (μo) vale, por definição:  

μo = 4π.10⁻⁷T.m/A

Exemplo:

Suponha que temos um fio percorrido por uma corrente de intensidade igual a 5 A. Determine o campo magnético de um ponto situado a 2 cm do fio.  

Calculamos o campo através da equação acima, portanto, temos que as grandezas envolvidas no exemplo são: i = 5 A, R = 2 cm = 2 x 10⁻² m. Calculemos.

Observação:

O ferro (Fe) é um elemento  que possui magnetismo natural  em razão da configuração de seus elétrons. Por isso, a maior  parte dos objetos que têm ferro em sua  constituição possui algum grau de magnetismo; por exemplo, uma lata de alimento  em conserva (lata de azeite ou de molho de tomate).

Corpos eletrizados e magnetizados podem gerar atração e repulsão. Nos dois casos, essa  interação ocorre a distância.

O campo magnético  da Terra continua existindo, porém, sua ação na bússola  é superada pela ação do campo magnético associado à corrente que percorre o condutor.

As linhas de campo geradas pelo fio são circulares e o campo magnético em cada ponto é tangente à curva.

Fonte bibliográfica:

Caderno do professor – Física, Ensino Médio, 3ª Série, Volume 1. São Paulo: Nova Edição, 2014 – 2017.  

http://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-magnetico-gerado-por-um-fio-condutor.htm

http://fisica-mentee.blogspot.com.br/2014/09/exercicios-resolvidos-sobre-campo.html?view=classic

Exercícios:

01.(Fund. Carlos Chagas-SP) Uma espira circular é percorrida por uma corrente elétrica contínua, de intensidade constante. Quais são as características do vetor campo magnético no centro da espira? Ele:  

a) é constante e perpendicular ao plano da espira 

b) é constante e paralelo ao plano da espira 

c) é nulo no centro da espira 

d) é variável e perpendicular ao plano da espira 

e) é variável e paralelo ao plano da espira

02.(FCM Santa Casa-SP) O campo magnético, produzido no centro de uma espira circular de raio R por uma corrente elétrica de intensidade I, é diretamente proporcional a:  

a) I.R 

b) I/R 

c) R/I 

d) 1/(R.I)

03.(OSEC-SP) Uma espira circular de 4 cm de diâmetro é percorrida por uma corrente de 8,0 ampères (veja figura). Seja mo = 4 π x 10⁻⁷ T.m/A. O vetor campo magnético no centro da espira é perpendicular ao plano da figura e orientado pra:  

a) fora e de intensidade 8,0 π x 10⁻⁵ T 

b) dentro e de intensidade 8,0 π x 10⁻⁵ T 

c) fora e de intensidade 4,0 π x 10⁻⁵ T 

d) dentro e de intensidade 4,0 π x 10⁻⁵ T

04.(FUVEST-SP) Uma espira condutora circular, de raio R, é percorrida por uma corrente de intensidade i, no sentido horário. Uma outra espira circular de raio R/2 é concêntrica com a precedente e situada no mesmo plano que ela. Qual deve ser o sentido e qual o valor da intensidade de uma corrente que, percorrendo essa segunda espira, anula o campo magnético resultante no centro O? Justifique.

05. (FEI-SP) Uma espira circular de raio R = 20 cm é percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i = 40 A. Qual a intensidade do vetor-indução-magnética criada por essa corrente elétrica no centro O da espira? Dado: mo = 4p x 10⁻⁷ T.m/A.

06. (UnB) Considere um solenóide infinito de raio r, no qual circula uma corrente elétrica i. Quanto ao vetor campo magnético no interior do solenóide, podemos dizer que: 

a) seu módulo não depende de R 

b) sua direção é paralela ao eixo do solenóide 

c) seu sentido se inverte, se invertemos a direção da corrente no solenóide 

d) seu módulo também duplicará, se a intensidade da corrente elétrica for duplicada 

e) é um campo uniforme

07. (OSEC-SP) Um solenóide compreende 5000 espiras por metro. A intensidade do vetor-indução-magnética originada na região central pela passagem de uma corrente elétrica de 0,2 A é de: 

a)4 x 10⁻⁴ T. 

b) 8 x 10⁻⁴ T. 

c) 4 x 10⁻³ T. 

d) 2 x 10⁻⁴ T. 

e) nda

08. Um solenóide compreende 10.000 espiras por metro. Sendo 0 = 4 . 10⁻⁷ T m/A, calcule a intensidade do vetor indução magnética originado na região central pela passagem da corrente i = 0,4 A.

09. Uma corrente elétrica constante "i" está percorrendo um fio condutor comprido e retilíneo, no sentido indicado na figura.

No ponto P localizado no plano da figura, o vetor indução magnética:  

a) Tem mesmo sentido e direção da corrente 

b) é perpendicular ao plano da figura e aponta para o leitor 

c) é perpendicular ao plano da figura e entra na página 

d) pertence à reta que passa por P e é perpendicular ao fio, e aponta para a esquerda do leitor 

e) pertence à reta que passa por P e é perpendicular ao fio, e aponta para a direita do leitor.

10. (PUC-SP) Na experiência de Oersted, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura a.  Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura b).

A partir desse experimento, Oersted concluiu que a corrente elétrica estabelecida no circuito:  

a) gerou um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente. 

b) gerou um campo magnético numa direção perpendicular à da corrente. 

c) gerou um campo elétrico numa direção paralela à da corrente. 

d) gerou um campo magnético numa direção paralela à da corrente. 

e) não interfere na nova posição assumida pela agulha da bússola que foi causada pela energia térmica produzida pela lâmpada.