Força magnética - condutores: direção, sentido e intensidade
Um campo magnético é o responsável pelas forças magnéticas que atuam em uma carga em movimento.
No caso de um condutor percorrido por corrente elétrica e submetido à presença de um campo magnético, também teremos a ação de uma força magnética, já que a corrente representa um movimento ordenado de cargas elétricas.
Essa força será caracterizada por:
- Direção e sentido: a força magnética que age no fio condutor percorrido por uma corrente elétrica terá direção perpendicular (a) ao plano que contém o fio considerado e (b) ao campo magnético. Nesse caso, o sentido é dado pela regra da mão esquerda de Fleming, com a observação de que o dedo médio indicará o sentido convencional da corrente (lembrando que o sentido da força depende do sentido da corrente).
- Intensidade (módulo): considerando uma parte de um fio condutor retilíneo de comprimento l , e considerando que a corrente ( i ) é uma forma macroscópica (se pensarmos no movimento dos elétrons livres no fio condutor), podemos chegar a uma expressão matemática que represente a ação da força magnética no fio.
Considerando a carga ( q ) e a velocidade (v) com que essa carga se desloca -devido à ação de um campo elétrico externo- quando ela é inserida num campo magnético, temos: F = q . v . B . sen Δ . No fio condutor teremos várias cargas (ou elétrons livres) se deslocando e representaremos esse número de cargas por n. Logo, podemos reescrever a expressão da seguinte maneira: F = n . q . v . B . sen Δ .
Vale lembrar que a corrente elétrica pode ser determinada por: i = q Δ t . Então, nesse caso, teremos i = n q Δ t , já que temos várias cargas.
Podemos reescrever essa expressão como i . Δ t = n . q . Dessa forma, a expressão da força magnética F = n . q . v . B . sen Δ pode ser reescrita da seguinte forma: F = i . Δ t . v . B . sen Δ .
Também sabemos que velocidade vezes o tempo representa a variação do espaço percorrido. No caso das cargas, representa o comprimento l do fio condutor percorrido pelas cargas ( Δ t . v = l ).
Assim, teremos:
Esse é o tipo de força que temos no motor elétrico. Outro exemplo de aplicação dessa força magnética ocorre no tubo de TV, em que um conjunto de bobinas (ímãs artificiais), com seus campos magnéticos, possibilita a ação de forças magnéticas que desviam feixes de elétrons, fazendo com que eles percorram toda a tela. Esses feixes de elétrons varrem a tela revestida de fósforo, linha por linha, da esquerda para direita e de cima para baixo, possibilitando o surgimento da imagem.