Fisica3 (Eletromagnetismo)

CAMPOS MAGNÉTICOS PRODUZIDOS POR CORRENTES 23
29-5 Solenoides e Toroides
Campo Magnético de um Solenoide
Outra aplicação importante da lei de Ampere diz respeito ao cálculo do campo magnético
produzido pela corrente em uma bobina helicoidal formada por espiras circulares
muito próximas. Uma bobina desse tipo recebe o nome de solenoide (Fig. 29-16).
Vamos supor que o comprimento do solenoide é muito maior que o diâmetro.
A Fig. 29-17 mostra um trecho de um solenoide "esticado". O campo magnético
do solenoide é a soma vetorial dos campos produzidos pelas espiras. No caso
de pontos muito próximos de uma espira, o fio se comporta magneticamente quase
como um fio retilíneo e as linhas de f3 são quase círculos concêntricos. Como mostra
a Fig. 29-17, o campo tende a se cancelar entre espiras vizinhas. A figura também
mostra que em pontos no interior do solenoide e razoavelmente afastados do fio, f3
é aproximadamente paralelo ao eixo central. No caso limite de um solenoide ideal,
que é infinitamente longo e formado por espiras muito juntas (espiras cerradas) de
um fio de seção reta quadrada, o campo no interior do solenoide é uniforme e paralelo
ao eixo central.
Em pontos acima do solenoide, como o ponto P da Fig. 29-17, o campo magnético
criado pela parte superior das espiras do solenoide (representadas pelo símbolo
0 ) aponta para a esquerda (como nas proximidades do ponto P) e tende a cancelar
o campo criado em P pela parte inferior das espiras (representadas pelo símbolo
@ ), que aponta para direita (e não está desenhado na figura). No caso limite de um
solenoide ideal, o campo magnético do lado de fora do solenoide é zero. Tomar o
campo externo como zero é uma excelente aproximação de um solenoide real se o
comprimento do solenoide for muito maior que o diâmetro e se forem considerados
apenas pontos como P, que não estão próximos das extremidades do solenoide. A
orientação do campo magnético no interior do solenoide é dada pela regra da mão
direita: segurando o solenoide com a mão direita, com os dedos apontando no sentido
da corrente, o polegar estendido mostra a orientação do campo magnético.
A Fig. 29-18 mostra as linhas de f3 em um solenoide real. O espaçamento das
linhas na região central mostra que o campo no interior do solenoide é intenso e uniforme
em toda a região, enquanto o campo externo é muito mais fraco.
Vamos agora aplicar a lei de Ampere,
f Ê. ds = f-loienv, (29-21)
Figura 29-16 Um solenoide
percorrido por uma corrente i.
Figura 29-17 Trecho de um solenoide "esticado" visto de perfil. São mostradas as partes
rraseiras de cinco espiras e as linhas de campo magnético associadas. As linhas de campo
magnético são circulares nas proximidades das espiras. Perto do eixo do solenoide, as
tinhas de campo se combinam para produzir um campo magnético paralelo ao eixo. O
fato de as linhas de campo apresentarem um pequeno espaçamento indica que o campo
magnético nessa região é intenso. Do lado de fora do solenoide, as linhas de campo são
mais espaçadas e o campo é muito mais fraco.
Figura 29-18 Linhas de campo
magnético em um solenoide real. O
campo é intenso e uniforme em ponto
do interior do solenoide, como P,. e
muito mais fraco em ponto do lado de
fora do solenoide, como P 2 •