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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.
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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

Partícula sofrendo ação do campo magnético
Partícula sofrendo ação do campo magnético

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 11 de dezembro 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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