Interação de Cargas Elétricas com Campos Magnéticos

O Campor Magnético

Voltar à página principal

O Ciclotron

Movimento de Cargas na presença de Campo Magnético

Nesta seção descreveremos o movimento de cargas elétricas na presença de um campo magnético. Para isto apresentaremos algumas propriedades e evidências experimentais das forças magnéticas (veja simlulação na Fig.1);

a)- A força magnética é sempre perpendicular a velocidade da partícula carregada :

(1)

   b)- Existe um orientação particular da força F_m em relação a velocidade v . Isto é,
           existe uma linha no espaço ao longo da qual a partícula pode se mover sem sofrer
           a ação da força magnética, esta linha é denominada linha de campo magnético.

(2)

Consequentemente isto estabelece uma forma de determinar a direção do campo
magnético B.

c)- A força magnética é proporcional à magnetude da carga elétrica.

(3)

Isto significa que uma carga elétrica negativa se movendo no mesmo sentido de uma carga
positiva produz uma força no sentido oposto aquela produzida pela carga positiva.

d)- Para todas as direções da velocidade v, a magnitude de F_m é diretamente proporcional
a componente de v dada por v senq , ou

(4)

            onde q é o ângulo entre o sentido e direção de v e o sentido e direção do campo magnético
            B. Dessa forma a força F_m será igual a zero quando q = 0 (ou 180^o), isto é os vetores v e
            B estão paralelos.

e)- A força magnética formará sempre um ângulo reto, ou é perpendicular, ao
plano formado pelos vetores v e B.

Na simulação a seguir o campo magnético é uniforme e tem o sentido do observador para a tela. Lembramos também que o módulo da força magnética sobre a partícula é dado por

F = q v B sen(q) (5)

onde q é ângulo entre os vetores v e B.

Fig. 2 - Força de Lorentz

Nos é familiar o fato de que dois imãs, quando aproximados um do outro, exercem um sobre o outro uma força. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva e consequentemente um imã pode perceber a presença de um outro imã sem tocá-lo. Os imãs, em geral, são construídos em formato de barras ou bastões, tendo duas extremidades ou faces, chamados pólos. O campo magnético é mais intenso nas proximidades desses pólos ou extremidades. Eles são conhecidos por pólo Norte e pólo Sul. Se o pólo norte de um imã é colocado perto de outro pólo norte, a força entre eles será repulsiva. Similarmente, se dois pólos Sul são aproximados um do outro aparecerá uma força de repulsão entre eles. Mas, quando um pólo norte é posto nas proximidades de um pólo sul a força entre eles é atrativa Fig. 3. Este fenômeno lembra-nos as interações entre cargas elétricas; cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem. Mesmo tendo este similaridade não confundam pólos magnéticos com cargas elétricas. Elas não são equivalentes, apesar destes conceitos estarem de certa forma ligados.

Fig. 3 - Força magnética entre imãs

Uma grande diferença entres os pólos magnéticos e as cargas elétricas é que as cargas podem existir isoladamente, mas não podemos isolar o pólo norte do sul em um imã. Isto significa que ao quebrar uma barra de imã ao meio, surgirão em cada pedaço do imã um pólo norte e um pólo sul. Veja Fig.4. Se continuamos quebrando um dos pedaços ao meio, novos pólos norte e sul aparecerão em cada um dos fragmentos menores. Os Físicos têm tentado, por diferentes técnicas, isolar um desses pólos e criar o monopólo magnético, mas ainda não se tem nenhuma evidência de sua existência.
Apesar das similaridades entre algumas propriedades elétricas e magnéticas da matéria, elas têm muitas divergências: A força elétrica, entre cargas, age independentemente do movimento das partículas carregadas, mesmo as cargas estando em repouso a força elétrica continua existindo. Alem disso a direção da força elétrica tem sempre a mesma direção do campo elétrico. Por outro lado, a força magnética depende da velocidade relativa entre as cargas e o campo magnético é perpendicular a força sobre um das partículas.

Fig. 4 - Não é possível isolar os monopólos magnéticos. Ao quebar um imã em pedaços cada parte continuará tendo um polo norte e um polo sul, os quais obedecerao as mesmas regras de atração e repuls[ao discutidas no texto.

Voltar à página principal

Voltar ao início desta página