Fisica3 (Eletromagnetismo)

190 CAPÍTULO 28
isso que um ímã permanente, do tipo usado para pendurar bilhetes na porta das geladeiras,
possui um campo magnético permanente. Na maioria dos materiais, porém,
os campos magnéticos dos elétrons se cancelam e o campo magnético em tomo do
material é nulo. Essa é a razão pela qual não possuímos um campo magnético permanente
em tomo do nosso corpo, o que é bom, pois não seria nada agradável ser
atraído por portas de geladeira.
Nosso primeiro trabalho neste capítulo será definir o campo magnético B. Para
isso, vamos usar o fato experimental de que quando uma partícula com carga elétrica
se move na presença de um campo magnético, uma força magnética Fn age sobre
a partícula.
28-3 A Definição de fJ
Determinamos o campo elétrico Ê em um ponto colocando uma partícula de prova
com uma carga q nesse ponto e medindo a força elétrica FE que age sobre a partícula.
Em seguida, definimos o campo Ê através da relação
--> "f{.
E= - "
q
(28-1)
Se dispuséssemos de um monopolo magnético, poderíamos definir B de forma análoga.
Entretanto, como os monopolos magnéticos até hoje não foram encontrados,
devemos definir B de outro modo, ou seja, em termos da força magnética Fn exercida
sobre uma partícula de prova carregada eletricamente e em movimento.
Em princípio, fazemos isso medindo a força Fn que age sobre a partícula quando
ela passa pelo ponto no qual B está sendo medido com várias velocidades e direções.
Depois de executar vários experimentos deste tipo, constatamos que quando
a velocidade v da partícula tem uma certa direção, a força Fn é zero. Para todas as
outras direções de v, o módulo de Fn é proporcional a v sen <p, onde <p é o ângulo
entre a direção em que a força é zero e a direção de v. Além disso, a direção de Fn
é sempre perpendicular à direção de v. (Esses resultados sugerem que um produto
vetorial está envolvido.)
Podemos em seguida definir um campo magnético B como uma grandeza vetorial
cuja direção coincide com aquela para a qual a força é zero. Depois de medir Fn
para v perpendicular a B, definimos o módulo de Bem termos do módulo da força:
B =
Fs
lqlv'
em que q é a carga da partícula.
Podemos expressar esses resultados através da seguinte equação vetorial:
--> --> -->
Fn = qv X B; (28-2)
ou seja, a força Fn que age sobre a partícula é igual à carga q multiplicada pelo produto
vetorial da velocidade v pelo campo B (medidos no mesmo referencial). Usando
a Eq. 3-27 para o produto vetorial, podemos escrever o módulo de F 8 na forma
Fn = lqlvB sen cp, (28-3)
em que <pé o ângulo entre as direções da velocidade vedo campo magnético B.
Determinação da Força Magnética
De acordo com a Eq. 28-3, o módulo da força Fn que age sobre uma partícula na
presença de um campo magnético é proporcional à carga q e à velocidade v da partícula.
Assim, a força é zero se a carga é zero ou se a partícula está parada. A Eq. 28-3
também mostra que a força é zero se v e B são paralelos (</J = 0°) ou antiparalelos
(</J = 180º) e é máxima quando v e B são perpendiculares.