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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
Tópicos deste artigo
- 1 - Linhas de indução do campo magnético
- 2 - Definição de campo magnético uniforme
- 3 - Relação entre o campo magnético uniforme e força magnética
- 4 - Exercícios sobre campo magnético uniforme
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.
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.
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