Campo magnético no solenoide


Na física, denomina-se solenoide todo fio dirigente comprido e enrolado de modo que se assemelhe a um tubo composto por espiras arredondadas identicamente separadas. Esse fio também pode ser denominado de bobina chata. Dessa forma, ao defrontar-se com uma ou outra denominação, relembre que eles são sinônimos, uma vez que nos dois fatos temos um conjunto de espiras.

O enrolar de um fio por cima de um tubo de caneta, pode ser considerado um exemplo de solenoide. Representa-se um solenoide por meio da junção das organizações dos fios de campo magnético gerados por cada uma das espirras. A corrente elétrica é representada pela letra i e o comprimento pela letra L.

Empregando uma corrente elétrica nesse fio dirigente ele irá originar um campo magnético ao seu redor e no seu interior. O campo magnético dentro do solenoide é constante e os fios do campo estão paralelos em comparação com o seu centro.

solenoide

O campo do solenoide é muito parecido com o campo de um ímã em formato de barra, no qual a ponta por onde partem os fios do campo é denominado de polo norte, e a ponta por onde chegam os fios do campo é conhecida como polo sul.

O campo magnético formado por um solenoide apresenta as seguintes particularidades:

– No interior do solenoide, o campo magnético formado é considerado constante, sendo assim, os fios de indução ficam paralelos entre si.

– Quanto mais extenso for o solenoide, mais constante será o seu campo magnético interno e mais ineficiente o seu campo magnético externo.

Para o campo magnético constante do interior do solenoide tem-se um vetor indução em algum ponto dentro do solenoide, sendo assim, como diz respeito a um vetor, ele possuirá direção, intensidade e sentido.

O módulo, ou seja, a força do campo magnético dentro de um solenoide é adquirido por meio da seguinte expressão:

B = µ . N/L . i

Onde:

µ = permeabilidade magnética do espaço dentro do solenoide.

N/L = demonstra a quantidade de espiras por unidade de grandeza do solenoide.

A unidade de medida usada de acordo com o Sistema Internacional de Medidas é T.m/A.

O sentido do vetor indução magnética é reto e paralelo ao centro do solenoide. Já o sentido é adquirido por meio da regra da mão direita.

Como há um campo magnético dentro do solenoide, pode-se dizer que as pontas de um solenoide são seus polos.

Ex:

Um solenoide ideal, com raio de 1,5 cm e comprimento igual a 50 cm, apresenta 2000 espiras e é atravessado por uma corrente elétrica de 3,0 A. O campo de indução magnética B está paralelo ao centro do solenoide e sua intensidade é oferecida por B = µ0. n. i, no qual n é a quantidade de espiras por unidade de extensão e i é a corrente elétrica. Determine o valor de B no decorrer do centro do solenoide e a aceleração de um elétron jogado dentro do solenoide em paralelo ao centro.

Use µ0 = 4p . 10-7 N/A2-

– Determine o valor de n

n = 2000/0,5

n = 4000

n = 4.103 espiras/m

– Portanto:

B = µ0 . n . i

B = 4p. 10-7. 4.103. 3

B = 150 . 10-4

B = 1,5 . 10-2 T

– Com relação a aceleração do elétron, como a velocidade é paralela ao centro, a força magnética é nula, com isso a =0.

Por fim, tem-se que B = 1,5 . 10-2 T e a = 0.

Regra da mão direita

Ao esbarrarmos com uma dificuldade que abrange o campo magnético formado por uma corrente elétrica, normalmente encontra-se problemas para definir o sentido e a direção do vetor indução B.

Conforme a Experiência de Oersted, ao colocar-se uma bússola perto de um fio atravessado por uma corrente elétrica, a agulha dessa bússola sofrerá um transvio. Dessa forma, Oersted estabelece que, igual aos imãs, toda corrente elétrica origina, no espaço ao seu entorno, um campo magnético.

A questão que fica é: Qual o sentido e a direção do transvio da agulha?

A maneira mais simples para se definir esse sentido e direção é o uso da regra da mão direita.

O polegar mostra o sentido da corrente elétrica que está percorrendo o fio, ao mesmo tempo em que os demais dedos estão dobrados cercando o condutor em uma área onde seria depositada a bússola. Nota-se então que os dedos informar a rotação do polo norte da agulha.

Esse sentido é igual do vetor indução magnética B, formado pela corrente elétrica.

Ex:

Um dirigente, quando atravessado por uma corrente elétrica i, encontra-se, no nível da tela do monitor, perto de um ponto P (localizado a direita do condutor).

A partir disso, conclui-se que o vetor B no ponto P está penetrando no nível da tela. A representação do vetor penetrando no nível da tela é feita por uma bolinha com um x no meio.

Já quando esse vetor está saindo do nível da tela, a representação é feita por um bolinha com um ponto no meio.