Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

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Campos e Forças Magnéticas


O magnetismo é uma parte fascinante da física que desempenha um papel vital em nossas vidas diárias. Encontramos vários aspectos do magnetismo em muitas aplicações baseadas em tecnologia, como motores, geradores, armazenamento magnético e muito mais. Compreender os princípios dos campos e forças magnéticas pode ajudar você a apreciar o poder e o potencial deste fenômeno.

Introdução ao Magnetismo

O magnetismo é um aspecto fundamental do eletromagnetismo, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Em essência, o magnetismo surge do movimento das cargas elétricas. Todos os materiais exibem algum comportamento magnético, mas é mais comumente visto em materiais ferromagnéticos como ferro, cobalto e níquel.

Campo Magnético

Um campo magnético é uma região no espaço onde a força magnética pode ser detectada. É criado por cargas elétricas em movimento, como em um fio condutor de corrente, ou pelos momentos magnéticos intrínsecos das partículas elementares associadas a uma propriedade quântica fundamental chamada spin. O símbolo B é usado para representar campos magnéticos, e eles são medidos em teslas (T).

Direção do campo B

A direção do campo magnético em qualquer ponto é a direção em que o monopolo norte se moveria se colocado nesse ponto. Infelizmente, monopolos magnéticos não são objetos isolados, mas servem como uma excelente ferramenta conceitual para entender campos.

Visualização do campo magnético

Os campos magnéticos podem ser visualizados usando linhas de campo magnético. Essas linhas imaginárias fluem do polo norte de um ímã para o polo sul. Elas nunca se cruzam, e quanto mais densas são as linhas, mais forte é o campo magnético.

N S

Força Magnética

A força magnética é a força experimentada em um campo magnético. Ela aparece principalmente em duas formas:

  1. A força agindo sobre uma carga em movimento em um campo magnético.
  2. A força entre dois fios transportando corrente.

Força sobre uma carga em movimento

Quando uma partícula carregada passa por um campo magnético, ela experimenta uma força chamada força de Lorentz. A magnitude da força é determinada pela seguinte equação:

F = q(v × B)

Onde:

  • F é a força magnética em newtons (N).
  • q é a carga em coulombs (C).
  • v é a velocidade da carga em metros por segundo (m/s).
  • B é a intensidade do campo magnético em Tesla (T).
  • × denota o produto vetorial.
V B Por quê

A força de Lorentz é perpendicular tanto à velocidade da carga quanto ao campo magnético externo. Devido a essa relação perpendicular, as forças magnéticas não realizam trabalho sobre partículas carregadas e, assim, não podem alterar a energia cinética das partículas, apenas sua direção.

Um exemplo prático são partículas carregadas em aceleradores de ciclotron, onde altas velocidades são atingidas por partículas que se movem em trajetórias circulares sob campos magnéticos extremamente fortes.

Força entre fios transportando corrente

Dois fios paralelos carregando corrente exercerão uma força magnética um sobre o outro. A direção da força depende da direção da corrente nos fios:

  • Se as correntes estão na mesma direção, os fios se atraem.
  • Se as correntes fluem em direções opostas, os fios se repelem.

A força por unidade de comprimento entre dois fios paralelos é dada por:

F/L = (μ0 /2π) × (I1 I2 /d)

Onde:

  • F/L é a força por unidade de comprimento em newtons por metro (N/m).
  • μ0 é a permissividade do espaço livre, aproximadamente 4π × 10-7 T·m/A.
  • I1 e I2 são correntes em amperes (A).
  • d é a distância entre os fios em metros.
I1 I2 D

Este princípio forma a base para definir a unidade de corrente elétrica, o ampere.

Conclusão

Compreender campos e forças magnéticas é essencial para entender fenômenos eletromagnéticos e suas aplicações na tecnologia. Desde determinar as trajetórias de partículas carregadas até prever interações entre fios transportando corrente, o estudo do magnetismo é rico em conceitos e aplicações que se estendem tanto à física teórica quanto à engenharia prática. Através da exploração dos campos e forças magnéticas, obtemos insights sobre uma das forças mais intrigantes do mundo natural, levando a inovações que moldam nosso cenário tecnológico.

Ao dominar este assunto, você estabelecerá as bases para um estudo aprofundado dos princípios eletromagnéticos e sua implementação prática, e inspirará a próxima onda de avanços na pesquisa científica e no design de engenharia.


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Campos e Forças Magnéticas

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