Material sobre corrente elétrica, carga elétrica, campo magnético e força magnética.
Em 1819, um cientista dinamarquês chamado Hans Christian Oersted (1777–1851) descobriu a relação entre o magnetismo e a corrente elétrica , ou cargas em movimento . Ele descobriu que, quando a agulha de uma bússola estava próxima a um fio condutor de corrente elétrica, ela se desviava. Quando não havia corrente elétrica, a agulha da bússola apontava para o norte.
A agulha de uma bússola é um ímã, portanto a força magnética pode movê-la . De onde vem a força magnética (F)? Perto da agulha da bússola há um fio que conduz corrente elétrica, logo, a corrente elétrica deve produzir uma força magnética.
Observe a imagem à direita. Use a regra da mão direita para determinar a direção da corrente elétrica e a direção do campo magnético. Se a corrente elétrica (I) se move para cima, a direção do campo magnético (B) será como mostrado na imagem à esquerda. Por outro lado, se a corrente elétrica se move para baixo, a direção do campo magnético será como mostrado na imagem à direita.
Um campo magnético exerce uma força sobre um fio condutor de corrente.
Uma corrente elétrica pode exercer uma força sobre a agulha de uma bússola magnética. Um ímã também pode exercer uma força sobre uma corrente elétrica?
Suponha que haja um fio conduzindo corrente elétrica entre os polos norte e sul de um ímã. A seta do polo norte para o polo sul indica a direção do campo magnético. A seta vermelha indica a direção da corrente elétrica (I) e a seta azul indica a direção da força magnética (F).
A direção da força magnética F é perpendicular à direção da corrente elétrica I e perpendicular à direção do campo magnético B. Use a regra da mão direita para encontrar a direção da corrente elétrica, a direção do campo magnético e a direção da força magnética.
A seguinte equação descreve a relação entre força magnética, corrente elétrica e campo magnético.
F = BI l sin θ
F é o símbolo da força magnética, B é o símbolo do campo magnético, I é o símbolo da corrente elétrica e l é o símbolo do comprimento do fio em um campo magnético.
θ é o ângulo entre a direção da corrente elétrica e a direção do campo magnético. Se a corrente elétrica for perpendicular ao campo magnético (90 ° ), então o valor de sen 90° = 1, de modo que a fórmula se transforma em F = BI l ; inversamente, se a corrente elétrica for paralela ao campo magnético (0 ° ), então o valor de sen 0° = 0, de modo que a força magnética é 0.
Para calcular o campo magnético, a fórmula acima se transforma em: B = F / I l.
A unidade internacional de força magnética é o Newton (abreviado N), e a unidade internacional de campo magnético é o Tesla (abreviado T). Tesla deriva do nome do inventor e físico sérvio-americano Nikola Tesla (1856-1943). Com base na fórmula do campo magnético acima, o campo magnético também pode ser expresso em unidades de Newton por Ampère-metro (N/A m). Além do Tesla, o campo magnético também é expresso em unidades de Gauss (G). Gauss deriva do nome do matemático, astrônomo e físico alemão Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). 1 G = 10⁻⁴ T.
Força magnética sobre uma carga elétrica em movimento num campo magnético
Um campo magnético pode exercer uma força magnética sobre um fio condutor de corrente. A corrente elétrica é uma carga elétrica em movimento, portanto, um campo magnético também pode exercer uma força magnética sobre cargas elétricas em movimento livre, não apenas sobre um fio condutor.
A fórmula para calcular a força magnética sobre uma carga elétrica em movimento num campo magnético é derivada da fórmula anterior da força magnética F = BI l sin θ . Como I = q/t e l = vt, a fórmula da força magnética se transforma em:
Descrição da fórmula: F = força magnética, B = campo magnético, q = carga elétrica, v = velocidade de deslocamento da carga, θ = ângulo entre v dan B
Se v perpendicular a B maka θ = 90o , onde sin 90o = 1. Por outro lado, se v paralelo a B maka θ = 0o, onde sin 0o = 0. Portanto, a força magnética tem um valor máximo quando v perpendicular a B e a força magnética é zero quando v paralelo a B.
A direção da força magnética F é perpendicular ao campo magnético B e perpendicular à velocidade da carga elétrica v.
