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Campo magnético uniforme

Física

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Campo magnético uniforme é aquele em que o campo magnético é igual em todos os pontos do espaço, tanto em módulo como em direção e sentido. Nele as linhas de indução são paralelas e encontram-se igualmente espaçadas umas das outras. Ele pode ser obtido no interior de um solenoide suficientemente longo.

Leia também: Eletromagnetismo — a parte da Física que relaciona eletricidade e magnetismo

Linhas de indução do campo magnético

As linhas de indução são um recurso que permite visualizar mais facilmente a configuração espacial do campo magnético. Tais linhas apresentam algumas características importantes, a saber:

  • são sempre fechadas;
  • saem pelo norte magnético e entram no sul magnético;
  • quando igualmente espaçadas, representam um campo magnético uniforme;
  • concentram-se bastante nas proximidades dos polos magnéticos, pois, nesses locais, o campo magnético é mais intenso.

Diferentemente das linhas de força do campo elétrico, as linhas do campo magnético são sempre fechadas. Isso acontece porque não é possível que existam monopolos magnéticos, ou seja, qualquer corpo magnetizado apresenta simultaneamente um polo sul e um polo norte magnético.

Definição de campo magnético uniforme

A definição de campo magnético uniforme é simples: trata-se de um campo que apresenta o mesmo módulo, direção e sentido em todos os pontos do espaço. Graficamente, o campo magnético uniforme é representado por uma região onde as linhas de indução são paralelas e encontram-se igualmente espaçadas entre si.

É possível produzir um campo magnético uniforme por meio de um solenoide suficientemente longo. Nesse caso, a corrente elétrica que percorre os fios do solenoide produz um campo magnético muito similar a um campo magnético uniforme no centro do solenoide. Ao nos aproximarmos das extremidades do solenoide, entretanto, os efeitos de borda fazem com que o campo magnético torne-se mais heterogêneo.

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A figura a seguir mostra um solenoide longo. No seu interior, é possível perceber que as linhas do campo magnético são paralelas e uniformemente espaçadas. Tais condições indicam que, nessas regiões, o campo magnético é considerado uniforme.

No campo magnético uniforme, as linhas de indução são paralelas entre si.
No campo magnético uniforme, as linhas de indução são paralelas entre si.

Relação entre o campo magnético uniforme e força magnética

Os campos magnéticos uniformes são importantes para o estudo dos fenômenos magnéticos, uma vez que, por meio deles, é possível que os cálculos que envolvem a interação entre campos magnéticos e cargas elétricas em movimento tornem-se mais simples de se resolver.

Quando uma partícula carregada interage com um campo magnético, uma força magnética passa a agir sobre essa partícula. A força magnética é perpendicular ao vetor campo magnético, bem como à própria direção da velocidade da partícula, desse modo, essas partículas passam a descrever trajetórias circulares ou até mesmo helicoidais enquanto estiverem movendo-se em uma região de campo magnético uniforme.

Os cálculos mais comuns que envolvem campos magnéticos uniformes são aqueles em que devemos determinar a força magnética exercida sobre as cargas em movimento. A força magnética pode ser calculada pelo produto entre o módulo da carga elétrica, a velocidade da partícula e o módulo do campo magnético, além do seno do ângulo que é formado entre v e B. Confira a fórmula a seguir:

F – força magnética (N)

q – carga elétrica (C)

v – velocidade da partícula (m/s)

B – campo magnético (T)

θ – ângulo entre v e B

Veja também: Indução eletromagnética — o que é e como funciona?

Exercícios sobre campo magnético uniforme

Questão 1 — Com relação às linhas de indução de um campo magnético uniforme, são feitas as seguintes afirmações.

I – São linhas fechadas.

II – São linhas que saem do sul magnético e entram no norte magnético.

III – São linhas igualmente espaçadas.

IV – São linhas abertas que saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas.

Estão corretas:

a) I, II e II.

b) I e II.

c) II e III.

d) III e IV.

Resolução:

Vamos analisar as afirmativas:

I – VERDADEIRA.

II – VERDADEIRA.

III – VERDADEIRA.

IV – FALSA. As linhas que saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas são as linhas do campo elétrico.

Questão 2 — O campo magnético uniforme é caracterizado por uma separação uniforme das linhas de indução. Assinale a alternativa que não representa uma característica do campo magnético uniforme.

a) As linhas do campo magnético uniforme são paralelas.

b) O campo magnético uniforme pode ser obtido no interior de um solenoide suficientemente longo.

c) Em um campo magnético uniforme, o módulo, direção e sentido do campo magnético são iguais em todos os pontos.

d) Em um campo magnético uniforme, as linhas de campo podem cruzar-se.

Resolução:

A alternativa falsa é a letra D, uma vez que as linhas de indução do campo magnético, uniforme ou não, não se cruzam.

Questão 3 – Uma partícula eletricamente carregada com uma carga elétrica de 5 μC entra em uma região de campo magnético uniforme de intensidade igual a 2,0.10-5 T, a uma velocidade de 300 m/s, perpendicular ao campo magnético. Determine a intensidade da força magnética que atua sobre a partícula.

a) 3,0.10-8 N

b) 2,0.10-7 N

c) 4,0.10-9 N

d) 5,0.10-6 N

Resolução:

Para responder ao exercício, faremos o cálculo da força magnética. Observe:

 

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Campo magnético uniforme"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-magnetico-uniforme.htm. Acesso em 24 de setembro de 2021.

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