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Carga no campo uniforme

Física

O artigo nos mostra o comportamento de uma carga elétrica quando lançada num campo magnético uniforme. O comportamento da carga no campo uniforme é descrito em três casos básicos.
Partícula sofrendo ação do campo magnético
Partícula sofrendo ação do campo magnético
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Ao estudarmos o movimento de uma carga elétrica imersa em um campo magnético uniforme, perceberemos que a trajetória descrita por ela dependerá do ângulo formado entre a velocidade da partícula e o campo magnético onde ela está imersa. A fim de termos um melhor aproveitamento do estudo do comportamento da partícula no campo uniforme, vamos dividir nossa análise em três casos distintos.

Primeiro caso: θ = 0º ou θ = 180º

O caso θ = 0º ocorre quando a velocidade tem o mesmo sentido de . Já o caso θ = 180º ocorre quando a velocidade tem sentido oposto ao de . Sabemos que o módulo da força magnética é dado por:

F= |q|.v .B .senθ

Como sen 0º = sen 180º = 0, temos que:

- nos dois casos a força magnética é nula. De tal modo, se não houver outras forças atuando na partícula, a aceleração será nula, e teremos então um movimento retilíneo e uniforme.

Segundo caso: θ = 90º

Quando θ = 90º, os vetores são perpendiculares entre si. Nesse caso, o módulo da força magnética é dado por:

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F= |q|.v .B .senθ,
como sen 90°=1,temos:
F= |q|.v .B

Nesse caso, sabemos que a força sempre é perpendicular ao vetor velocidade. Ela não altera o módulo da velocidade, mas apenas a direção da velocidade. Dessa forma, ocorre um movimento circular uniforme. Como a partícula descreve um movimento circular uniforme, temos a possibilidade de determinar o valor do raio da trajetória percorrida pela partícula através da seguinte equação:

A partir do raio da trajetória descrita pela partícula, podemos calcular o período T do movimento no intervalo de tempo de 1 volta. A equação que nos permite fazer o cálculo é a seguinte:

Terceiro caso: θ ≠0°, θ ≠90°, θ ≠180°,

Ou seja, q é lançada obliquamente à direção do campo. Nesse caso, decompõe-se a velocidade em dois componentes:

- componente vx, na direção : causa um MRU

- componente vy, perpendicular a : causa um MCU

Portanto, a simultaneidade desses dois movimentos produz um movimento helicoidal uniforme.


Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

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

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Carga no campo uniforme"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/carga-no-campo-uniforme.htm. Acesso em 18 de agosto de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

Uma partícula eletricamente carregada com carga de 5,0 μC adentra uma região de campo magnético com velocidade de 2,0.106 m/s. O ângulo formado entre a velocidade da partícula e o campo magnético, de intensidade igual a 2,0 T, é de 90º. Calcule o módulo da força magnética que atua sobre a partícula.

a) 15,0 N

b) 20,0 N

c) 18,0 N

d) 2,0 N

e) 12,0 N

Questão 2

Uma partícula de massa igual a 1,0 g, eletricamente carregada com 2,0 mC, adentra perpendicularmente e com velocidade de 10² m/s uma região de campo magnético uniforme de módulo igual a 0,5 T. O raio da trajetória dessa partícula, em metros, é de:

a) 100,0 m

b) 50,0 m

c) 200,0 m

d) 25,0 m

e) 12,5 m

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