Força Magnética – Força de Lorentz
Mais uma vez, relacionaremos o magnetismo com a eletricidade! Imagine uma carga elétrica se movendo em um local onde existe um campo magnético. Bem, ao se movimentar neste local, a carga sentirá uma força magnética agindo sobre ela. Você lembra das Leis de Newton, mais especificamente da segunda – “Força resultante gera aceleração”? No caso da carga, existirá uma aceleração centrípeta agindo sobre ela, ou seja, a força magnética gerada modificará a direção da velocidade da carga sem alterar o seu módulo.
Vamos analisar mais um pouco esta força. Ela é dependente do valor da carga (q), do módulo da velocidade com que a carga se desloca (v) e da intensidade do Campo Magnético na região que a carga atravessa (B). Além disso, o módulo desta força envolve o ângulo entre os vetores da velocidade v e do campo magnético B.
Sua direção é sempre perpendicular à velocidade e à direção do Campo Magnético no local, gerando a aceleração centrípeta.
Lembra de quando estudamos as grandezas vetoriais? Discutimos que eram necessários três parâmetros para conhecermos totalmente este tipo de grandeza. Força é uma grandeza vetorial, certo? Aqui já sabemos a direção e o módulo desta força, então, nos resta descobrir qual é o sentido dela! Existe uma regra muito fácil para encontrarmos isso, a regra da mão direita.
O modo de utilizar esta regra é muito simples, basta colocar os dedos na direção do Campo Magnético B e colocar o seu dedão na direção da velocidade da carga. No desenho ao lado está indicado v ou i, pois também podemos utilizar esta regra em problemas envolvendo corrente elétrica. A força magnética nesta carga vai ter o sentido saindo da palma da sua mão, como na direção de um “tapa”.
Casos Particulares
a) Quando a velocidade v é paralela ao campo B, a carga se move em MRU;
b) Quando a velocidade é perpendicular ao campo B, o movimento é circular e uniforme (MCU);
c) Quando a velocidade é oblíqua ao campo, o movimento da carga é helicoidal e uniforme (MHU);
Força Entre Condutores Retilíneos
Assim como uma carga elétrica em movimento dentro de um Campo Magnético sofre uma força, quando dois fios condutores são colocados lado a lado eles também sofrem a ação desta mesma força. Mas, espera aí, então é necessário que eles estejam inseridos dentro de uma região de Campo Magnético, certo? Não! Lembra que, em torno de fios que conduzem corrente elétrica, surge um Campo Magnéticos? Pois então, quando dois fios são colocados lado a lado, cada um sofre a ação do campo gerado pelo outro.
Vamos começar analisando apenas um condutor. O Campo Magnético externo causado pelo outro fio somado às cargas em movimento dentro do condutor são exatamente aquele caso de uma carga elétrica se movimentando em uma região de Campo Magnético. A diferença é que aqui existem várias cargas se movimentando, de forma que todas estarão sujeitas à ação de uma força magnética.
O processo de análise desta força também é dado por uma espécie de regra da mão direita. Se liga na imagem abaixo, ela explica direitinho como encontrar a direção do Campo Magnético em torno de um condutor retilíneo. O módulo desta força é encontrado de forma similar à do caso anterior, a diferença é que o produto carga por velocidade é substituído por corrente (i) pelo comprimento do fio (L).
Lembra da terceira Lei de Newton? Aqui temos uma aplicação direta dela! Independente da magnitude das correntes que passam pelos fios, a força que o fio 1 exerce no fio 2 é exatamente igual à força que o fio 2 exerce sobre o fio 1.
Você precisa lembrar! Toda corrente elétrica cria um campo magnético ao redor do fio.