Manual Conciso de Física

Fórmulas das principais seções

Indução Eletromagnética

o fenômeno da geração de corrente elétrica em uma espira condutora fechada quando o fluxo magnético que a atravessa muda

1. Ação do Campo Magnético sobre Cargas e Condutores

Força de Lorentz:

Fórmula da força de Lorentz: F = q·E + q·v×B — força que atua sobre uma partícula carregada em campos elétricos e magnéticos

F L > = q · v · B · sin ( α )
Explicação

A força atua sobre uma carga q que se move com velocidade v em um campo magnético B, com um ângulo α em relação à direção do campo. Máxima em α = 90°, ausente em α = 0°.

Força de Ampere:

Fórmula da força de Ampere: FA = I·l·B·sin(α) — força que atua sobre um condutor com corrente em um campo magnético, depende da corrente, do comprimento do condutor, da indução magnética e do ângulo entre eles

F A > = I · l · B · sin ( α )
Comentário

Força que atua sobre um condutor de comprimento l com corrente I, situado em um campo B com um ângulo α. A direção é determinada pela regra da mão esquerda.

Momento Magnético de uma Espira:

Fórmula do momento magnético de uma espira: M = I·S·B·sin(α) — momento que atua sobre uma espira de corrente em um campo magnético, depende da corrente, da área da espira, da indução magnética e do ângulo entre a normal e o campo

M = I · S · B · sin ( α )
Comentário

Momento que atua sobre uma espira de área S com corrente I em um campo magnético B. Garante a rotação da espira e é fundamental para o funcionamento dos motores elétricos.

2. Características do Campo Magnético

Fluxo Magnético:

Fórmula do fluxo magnético: Φ = B·S·cos(α) — produto da indução magnética, da área da superfície e do cosseno do ângulo entre a direção do campo e a normal à superfície

Φ=B·S·cos(α)
Explicação

O fluxo magnético Φ é o número de linhas de indução magnética que atravessam a superfície S com um ângulo α. Quanto maior o campo e a área, maior o fluxo. Máximo em α = 0°.

Intensidade do Campo Magnético:

Fórmula da intensidade do campo magnético: H = I / (2·π·r) — depende da intensidade de corrente e da distância ao condutor

H=I2πr
Comentário

A intensidade H depende da corrente I e da distância r ao condutor. Quanto mais perto do condutor, mais forte é o campo. A direção é determinada pela regra da mão direita (regra do saca-rolhas).

3. Indução e Autoindução

FEM de Indução (Lei de Faraday):

Fórmula da FEM induzida: εF = –N·ΔΦ/Δt — a força eletromotriz é proporcional à taxa de mudança do fluxo magnético através da espira

εF=N·ΔΦΔt
Explicação

A FEM surge de uma mudança no fluxo magnético através de uma espira. N — número de voltas, ΔΦ — mudança no fluxo, Δt — intervalo de tempo. O sinal menos reflete a oposição (lei de Lenz).

FEM de Autoindução:

Fórmula da FEM autoinduzida: ε = –L·ΔI/Δt — força eletromotriz que surge de uma mudança na corrente em um circuito, proporcional à indutância e à taxa de mudança de corrente

ε=L·ΔIΔt
Comentário

A FEM surge de uma mudança na corrente em um circuito com indutância L. ΔI — mudança na intensidade da corrente, Δt — intervalo de tempo. A autoindução é o fenômeno da geração de FEM dentro do próprio circuito.

4. Energia do Campo Magnético

Energia Através da Corrente:

Fórmula para a energia do campo magnético de uma bobina: WM = (L·I²)/2 — energia armazenada em uma bobina com indutância quando flui corrente

W M > = L I 2 > 2
Explicação

A energia é acumulada em uma bobina com indutância L quando flui corrente I. Proporcional ao quadrado da corrente — semelhante à energia cinética em mecânica.

Energia Através do Fluxo Magnético e da Intensidade da Corrente:

Fórmula para a energia do campo magnético: WM = Φ·I / 2 — energia armazenada em uma bobina, expressa através do fluxo magnético e da intensidade da corrente

W M > = Φ I 2
Comentário

A fórmula se aplica quando o fluxo magnético Φ e a corrente I são conhecidos. Fornece uma energia de campo equivalente através dos parâmetros do circuito.

Energia Através do Fluxo Magnético e da Indutância:

Fórmula para a energia do campo magnético: WM = Φ² / (2·L) — energia armazenada em uma bobina, expressa através do quadrado do fluxo magnético e da indutância

W M > = Φ 2 > 2 L
Explicação

Útil para cálculos quando o fluxo do campo e a indutância são conhecidos. É aplicada na teoria da oscilação e em circuitos ressonantes.