adooooooooooooorro física..... ¬¬'

C.A.M.P.O.S.

Campo Magnético...

Hendrik Antoon Lorentz (descobridor do magnetismo)

Geralmente os textos introdutórios sobre magnetismo iniciam com um histórico da descoberta do fenômeno, ocorrida na cidade de Magnésia, por volta do ano 121 DC. Tanto o Halliday-Resnick quanto o Sears-Zemanski fazem esse tipo de abordagem.

Do ponto de vista formal, devemos ter em mente que é impossível tratar cargas elétricas em movimento sem levar em consideração a existência do campo magnético. Veremos logo adiante que cargas em movimento criam um campo magnético. Por outro lado, havendo um campo magnético em determinada região do espaço, este exercerá uma força sobre uma carga em movimento.

Existem duas formas básicas de criação de um campo magnético. A primeira tem a ver com a descoberta do fenômeno; trata-se do campo de um ímã permanente. A segunda forma tem a ver com o campo criado por uma carga em movimento; trata-se do campo criado por uma corrente elétrica.

Não importa, para o momento, qual a fonte de criação, o que importa é que dado um campo magnético, B, este exerce uma força sobre uma carga, q, em movimento, dada por


F = qvxB
onde v é a velocidade da carga. A força magnética é nula em duas circunstâncias:
Carga estacionária (v=0);
Velocidade paralela ao vetor campo magnético.
A força expressa é conhecida como força de Lorentz.




A DESCOBERTA DO ELÉTRON
A expressão foi usada por Thomson quando este realizava os trabalhos que resultaram na descoberta do elétron. Thomson usou um campo elétrico perpendicular a um campo magnético, para desviar o feixe de elétrons num tubo de raios catódicos.

O EFEITO HALL
A expressão também permitiu a descoberta do efeito Hall que, como veremos, é extremamente útil na indústria microeletrônica.
A figura esquematiza o arranjo experimental para o estudo do efeito Hall. Tem-se uma fita condutora com seção reta A (=Ld) através da qual circula um feixe de elétrons com velocidade v.

Aplicando-se um campo magnético na direção horizontal, conforme indicado na figura , resulta numa força magnética na direção perpendicular ao movimento eletrônico, no sentido de cima para baixo. Esta força fará com que o movimento dos elétrons seja desviado para baixo. Com o tempo, cargas negativas acumulam-se na face inferior, e cargas positivas na face superior.
O excesso de cargas positivas e negativas, funciona como um capacitor de placas paralelas, com um campo elétrico conhecido como campo Hall. Chegará um momento em que a força Hall equilibra a força magnética,
qEH = qvB

O efeito Hall permite a obtenção de dois resultados importantes. Em primeiro lugar, é possível determinar o sinal da carga dos portadores, bastando medir a diferença de potencial entre as superfícies superior e inferior. Em segundo lugar, fornece o valor da densidade de portadores.
Esses dois resultados são de extrema importância na indústria eletrônica, pois permite a fabricação de dispositivos que dependem do tipo (elétrons ou lacunas) e da quantidade de portadores.

MOVIMENTO DE UMA CARGA NUM CAMPO MAGNÉTICO
A velocidade da partícula tiver a mesma direção do campo magnético, a força será nula, resultando num movimento retilíneo uniforme. Por outro lado, se o ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético for diferente de zero, podemos decompor o vetor velocidade em duas direções.

Isto é, portanto, o movimento de uma partícula, de massa m e carga que, numa região do espaço onde existe um campo magnético, é sempre composto de um movimento retilíneo uniforme e de um movimento circular. Como se vê a força centrípeta, que proporciona o movimento circular, é igual à força magnética.

Assim, a partícula movimenta-se num círculo com raio
r = mv/qB
Da relação v=wr, obtém-se a velocidade angular
w = qB/m
Da relação w=2pf, obtém-se a freqüência
F = qB/2pm
e o período
T = 1/f = 2pm/qB

FORÇA SOBRE UMA CORRENTE
Se um campo magnético exerce uma força sobre uma carga em movimento, é óbvio que ele exercerá uma força sobre uma corrente elétrica. Vejamos como calcular esta força.
A força sobre um elétron é dada por
F=evB
Supondo que existam N elétrons no segmento L do fio (seção reta A), tem-se que a densidade eletrônica será
n=N/LA

Campo Elétrico...

Dado um corpo eletrizado com quantidade de carga elétrica (positiva ou negativa). No espaço onde o corpo se encontra é formado um campo elétrico. Por que esse campo elétrico é formado? Ele é formado, porque qualquer outra carga colocada em qualquer ponto desse espaço ficará sujeita a uma força de atração ou repulsão em relação à carga.

O copo eletrizado é chamado de carga elétrica fonte. Os corpos colocados em pontos no espaço são chamados de carga de prova.

Q = carga elétrica fonte.

q1 e q2 = carga de prova

Podemos fazer uma comparação com o campo elétrico e campo gravitacional. No campo gravitacional podemos dizer que a Terra seria a nossa carga fonte e em volta dela é formado um campo gravitacional e qualquer corpo colocado no espaço gravitacional formado por ela irá sofrer sempre uma força de atração.

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Alessandro Volta (1745 - 1827)

Em 1800, após alguns anos de constante experimentação, um professor secundário de Pavia, na Itália, fez importante descoberta. Alessandro Volta descobriu que empilhando alternadamente discos de metais diferentes (como prata e zinco, prata e cobre, ou cobre e chumbo) e entremeando estes discos metálicos com discos de flanela embebidos em água e sal ou em vinagre, a pilha de discos produzia eletricidade.

Sempre que metais diferentes forem colocados em contato através de um líquido salgado ou ácido (o vinagre, por exemplo), correrá um fluxo de elétrons de um metal para outro.

Essa descoberta levou à produção de uma grande variedade de pilhas úmidas, de fácil construção. Encha um copo com vinagre e coloque sobre a boca do copo uma vareta de madeira. Prenda na vareta uma lâmina de cobre e outra de zinco, de modo a que as placas de metal mergulhem até o fundo do copo. Ligue um fio de cobre a cada lâmina. Ao ligar esses fios com a base de uma lâmpada de lanterna, ela acenderá.O ácido do vinagre produz reações químicas nos metais. Devido a essas reações, o zinco armazena um excesso de elétrons em relação ao cobre, ocorrendo uma diferença de potencial

Como essas reações químicas de retirada e adição de elétrons não cessam, o zinco vai acumulando progressivamente mais elétrons e não pode doá-los ao cobre, a não ser que se estabeleça um contato entre os dois metais. Se esse contato for feito por meio de um fio metálico, os elétrons excedentes do zinco fluirão para o cobre através do fio. Em outras palavras, a pilha bombeia corrente elétrica pelo fio.

As pilhas líquidas de Volta, difíceis de transportar, foram hoje substituídas pelas pilhas secas. Nesta, um bastão de carvão é imerso em camadas pastosas de dióxido de manganês e cloreto de amônia. O conjunto é lacrado numa carcaça de zinco. Há uma lenta reação química, que produz uma diferença de potencial. Quando colocamos em contato o carvão e o zinco, através de um fio, a corrente flui, como na pilha úmida de volta.

Nas pilhas, a reação química que produz a separação de cargas não é reversível. Sendo assim, uma vez esgotados os reagentes dessa reação, as pilhas "acabam" e não podem ser recarregadas. Já na bateria de automóvel, que é tecnicamente chamada de acumulador, esse processo é reversível e, por isso, ela pode ser recarregada.

O que são pilhas recarregáveis?
A pilha convencional (alcalina), depois de utilizada toda a sua capacidade energética, deve ser descartada e jogada. Já no caso das pilhas recarregáveis, basta utilizar um aparelho adequado que, conectado a rede elétrica, recarrega a energia da pilha. Deixando-a apta para ser utilizada novamente

Quais cuidados devem ser tomados em relação às pilhas recarregáveis?
Para uma melhorar conservação das pilhas recarregáveis, é aconselhável os seguintes procedimentos:
>>>Compre as pilhas somente em lugares confiáveis, o uso de pilhas falsificadas podem resultar em vazamentos, assim como também em um menor tempo de vida útil.
>>>Evite expô-las ao calor e manipule em lugares seguros.
>>>Evite derrubar as pilhas.
>>>Se a pilha apresentar vazamento, remova-a imediatamente, evitando contato direto com o fluído

Quantas vezes a pilha recarregável pode ser recarregada?

Dependendo da forma como for utilizada, sua duração será extremamente alta. Se utilizada corretamente, recarregando somente quando a bateria estiver 100% descarregada, mais longa será a vida da pilha. Já o seu uso irregular resulta em uma vida mais curta. Por isso, é impossível dizer ao certo quanto dura uma pilha recarregável. De qualquer forma, uma pilha recarregável, sendo utilizada da forma correta ou não, teria a capacidade para ser recarregada, no mínimo, centenas de vezes

Quais são os tipos de pilhas mais utilizadas atualmente?
O tipo de pilha mais comum antigamente, mas em decadência no mercado atualmente é a pilha alcalina, que, apesar de serem baratas e encontradas em todo lugar, não podem ser recarregadas, o que é uma desvantagem para quem necessita da utilização contínua de um aparelho. Os tipos mais comuns de pilhas e baterias utilizadas hoje são as recarregáveis. Existem no mercado três tipos de baterias recarregáveis:
Os três tipos mais comuns são: NiCd (níquel e cádmio), NiMH (Níquel metal hidreto) e LiIon (lítio Ion).
>>NiCd: é o primeiro modelo que surgiu no mercado e possui um menor tempo de vida útil e carga, além disso, possuem um outro defeito, a chamada “bateria viciada”. Esse fato ocorre devido ao carregamento errado da bateria, que deve ser recarregada apenas quando o aparelho para de funcionar por completo. Seu carregamento incorreto faz com que a bateria não consiga utilizar todo seu 100% de carga, perdendo cada vez mais sua capacidade total. Um outro defeito crucial deste tipo de bateria é sua composição. O cádmio é um produto altamente tóxico e prejudicial ao meio ambiente.

>>NiMH: é o mais utilizado atualmente. Sua tecnologia permite uma carga e durabilidade superior as baterias de NiCh, além de possibilitarem um maior número de recargas e serem menos poluentes. Outro fator decisivo deste tipo de tecnologia é que elas não têm o mesmo problema da “bateria viciada”, já que não contém cádmio em sua composição.

>>LiION: é o padrão mais vantajoso, por possuir um maior capacidade de carga e de vida útil, entretanto são bem mais caras e não são encontradas nos formatos mais usuais: AA e AAA.

Qual a capacidade das pilhas encontradas no mercado?

Há no mercado dois tipos de pilhas mais utilizados: AA e AAA
O AA, é aquela pilha que se encontra normalmente em diskman, game-boy e relógio, hoje em dia, esse tipo de pilha possuí uma capacidade máxima que varia entre 2300 e 2500 mAh. Já as pilhas AAA, encontradas normalmente em mp3 players, possuem uma capacidade inferior que varia de 800 a 1000 mAh, por simples questão de tamanho, já que são bem menores que as AA.

O que é mAh?
O mAh é a medida de capacidade de energia das pilhas e significa “miliámperes por hora”. Assim, para saber a quantidade de tempo que uma pilha pode durar, é preciso apenas verificar no produto o consumo de energia, indicado em mAh