Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

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Campos magnéticos e suas fontes


Os campos magnéticos são um conceito fundamental no estudo do magnetismo e do eletromagnetismo. Eles são campos invisíveis que exercem forças sobre partículas com a propriedade de magnetismo. Esses campos desempenham um papel importante em muitos aspectos da física e têm inúmeras aplicações práticas. Compreender os campos magnéticos e suas fontes é a chave para entender fenômenos complexos em sistemas naturais e tecnológicos.

O que é um campo magnético?

Um campo magnético é um campo vetorial em torno de um ímã, corrente elétrica ou campo elétrico em mudança, no qual forças magnéticas podem ser observadas. Ele é representado matematicamente por vetores e graficamente por linhas. A direção do campo magnético é dada pela direção da força atuando no pólo norte de um ímã em um dado ponto.

Exemplo visual: linhas de campo magnético em torno de um ímã de barra

Considere um ímã de barra simples. As linhas de campo magnético podem ser vistas emergindo do pólo norte do ímã e formando um laço para entrar no pólo sul. Um exemplo é dado abaixo:


    
    N
    S

Neste exemplo, as linhas vermelhas representam linhas de campo magnético. Elas vão de norte (N) a sul (S) e mostram como o campo cobre o espaço ao redor do ímã.

Fontes de campos magnéticos

Existem muitas fontes de campos magnéticos, que são principalmente classificadas como ímãs permanentes, correntes elétricas e campos elétricos em mudança.

Ímãs permanentes

Ímãs permanentes produzem campos magnéticos devido ao alinhamento dos domínios magnéticos dentro do material. Esses domínios são regiões onde os momentos magnéticos dos átomos estão alinhados na mesma direção.

Exemplo: Itens domésticos como ímãs de geladeira são ímãs permanentes. Os domínios nesses materiais se alinham para produzir um campo magnético permanente.

Correntes elétricas

Correntes elétricas também produzem campos magnéticos. Isso pode ser entendido com a ajuda da lei de Ampère, segundo a qual o campo magnético no espaço ao redor de uma corrente elétrica é proporcional à corrente, que é expressa como:

 ∮ B • dl = μ₀I

Aqui, B representa o campo magnético, dl é um elemento infinitesimal de um laço fechado, μ₀ é a permeabilidade do espaço livre, e I é a corrente que flui através do laço.

Exemplo visual: campo magnético ao redor de um fio transportando corrente


    
    
    I

O círculo representa a seção transversal de um fio transportando corrente I A linha circular azul mostra a direção do campo magnético ao redor do fio.

Campo elétrico em mudança

De acordo com as equações de Maxwell, um campo elétrico em mudança também produz um campo magnético. Isso leva ao conceito de ondas eletromagnéticas, onde campos elétricos e magnéticos em mudança se propagam pelo espaço.

Descrição matemática do campo magnético

O campo magnético é descrito matematicamente usando várias equações e quantidades chave:

Intensidade do campo magnético (B)

A intensidade do campo magnético, também conhecida como densidade de fluxo magnético, é representada pelo símbolo B É uma quantidade vetorial medida em Tesla (T). Ela mostra a magnitude e direção do campo magnético. A intensidade do campo magnético produzido por uma corrente I em um condutor longo e reto a uma distância r é dada por:

 B = (μ₀I) / (2πr)

onde μ₀ é a permissividade do espaço livre.

Fluxo magnético

Fluxo magnético é a medida do campo magnético total que passa por uma determinada área. É representado por Φ e é medido em Webers (Wb). O fluxo através de uma superfície é definido como:

 Φ = B • A = BA cos(θ)

onde B é o campo magnético, A é a área da superfície, e θ é o ângulo entre o campo magnético e a normal à superfície.

Força magnética sobre uma carga em movimento

Uma força é aplicada a uma partícula carregada em movimento em um campo magnético. Esta força é chamada de força de Lorentz, que é dada da seguinte forma:

 F = q(v × B)

Aqui, F é a força, q é a carga da partícula, v é a velocidade da partícula, e B é o campo magnético. A força é perpendicular tanto à velocidade da carga quanto ao campo magnético.

Aplicações de campos magnéticos

Campos magnéticos têm muitas aplicações na vida cotidiana e na tecnologia avançada:

Bússola

Uma bússola usa um pequeno ímã (agulha) que se alinha com o campo magnético da Terra, tornando-se uma ferramenta útil para navegação.

Eletroímãs

Eletroímãs são feitos enrolando um fio em uma bobina e passando uma corrente elétrica através dele. Eles são usados em uma variedade de dispositivos, como campainhas elétricas, guindastes magnéticos e máquinas de ressonância magnética (MRI).

Gerador elétrico e motor

Os campos magnéticos são essenciais para o funcionamento de geradores e motores. Nos geradores, a energia mecânica é convertida em energia elétrica usando campos magnéticos, enquanto os motores fazem o oposto.

Conclusão

Campos magnéticos são um componente fundamental do eletromagnetismo e desempenham um papel crucial em muitos processos físicos. Entender como os campos magnéticos funcionam e o que os gera é essencial para compreender fenômenos naturais e projetar aplicações tecnológicas. Quer sejam ímãs permanentes, correntes elétricas ou campos elétricos em mudança, os campos magnéticos têm uma presença vasta e influente no mundo da física.


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Campos magnéticos e suas fontes

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