Carga no campo uniforme

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:

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 v_x, na direção : causa um MRU

- componente v_y, 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