• Como uma carga em movimento é afetada por uma força magnética.
• Como é a direção da força magnética em uma carga em movimento.
• Compreender como é a trajetória descrita por uma carga elétrica em movimento numa região onde há campo magnético uniforme.
• Relacionar a força magnética experimentada por uma carga em movimento num campo magnético uniforme com a velocidade da carga, a intensidade do campo e módulo da carga elétrica.

• Campo magnético criado por ímãs e por fios passando corrente.
• Força magnética de Lorentz.

A. Pode o movimento de uma carga elétrica ser afetada por um campo magnético

Para um melhor aproveitamento desta aula é aconselhável que antes se tenha passado pela aula
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=18813 
apresentada neste portal pelos mesmos autores desta aula.

Inicie esta distribuindo o texto "Movimento de uma partícula", obtido do site: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/PHYSICA/Magnetico/Magnetico.html 
Distribua os alunos em grupos, para realizarem a atividade 1, descrita a seguir.

Atividade 1 - Forme pequenos grupos de  alunos, para leitura e discussão do texto:
                       "Movimento de uma partícula".

Após a discussão, os alunos terão condições de apresentarem a respostas para as questões que seguem:

Questões:

1. Uma carga em repouso, numa região de campo magnético uniforme, experimenta a ação de uma força magnética?
2. Uma carga em movimento pode numa região de campo magnético uniforme experimenta a ação de uma força magnética?
3. Em que situação, uma carga em movimento, pode numa região de campo magnético uniforme não sofrerá uma força magnética?
4. Qual a direção da força magnética em uma carga elétrica em movimento com velocidade V?
5. O que fazer para acelerar uma partícula eletrizada?
6. Quando o movimento da partícula será circular?

Na figura 1 está  representado o movimento de uma partícula carregada com carga positiva no interior de uma região de campo magnético uniforme. Primeiro para campo orientado horizontalmente saindo dos olhos do observador para a tela do computador e abaixo numa região onde o campo está orientado verticalmente para baixo. Em ambos casos a partícula desloca de forma que a velocidade está perpendicularmente ao campo magnético.

Figura 1. Trajetória de uma partícula num campo magnético uniforme. Imagem obtida do site:  http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/PHYSICA/Magnetico/mag4.jpg 

Determinação do raio de uma trajetória circular de uma partícula num campo magnético

Atividade  2 . Raio da Trajetória

Distribua o texto : "Movimentos particulares de uma partícula eletrizada num campo magnético uniforme" do site    http://www.colegioweb.com.br/fisica/movimentos-particulares-de-uma-particula-eletrizada-num-campo-magnetico-uniforme  .

Peça aos alunos que, em grupo, discutam este texto, com o objetivo de verificar a veracidade das afirmações  que seguem após a figura 2.

Figura 2.  O raio da trajetória de uma partícula em movimento circular num campo magnético uniforme.http://www.iped.com.br/sie/uploads/19094.jpg 

Afirmativas:

1. Num campo magnético a partícula eletrizada descreve um movimento circular uniforme.
2. A força centrípeta pode ser igualada com a força magnética.
3. Assim é possível obter o raio da trajetória da partícula.
4. O raio da trajetória é maior para partícula de maior massa.
5. Se o campo for mais intenso o raio que a partícula descreve será maior.

Na figura 3 é apresentada, de forma  resumida, a dedução da equação do raio de uma  partícula de carga q ,  massa m e  velocidade v, deslocando num campo magnético uniforme de intensidade B.

Figura 3. Dedução da equação do raio R de uma  partícula de carga q,  massa m e  velocidade v deslocando num campo de intensidade B. http://www.iped.com.br/sie/uploads/19097.jpg 

Aceleradores de Partículas

Atividade 3. Acelerando Partículas

Distribua o texto a seguir "O que são aceleradores de partículas e porque são importantes?", obtido da UFRJ no endereço a seguir: http://omnis.if.ufrj.br/~fatomica/acelera.html 

Peça aos alunos que façam um estudo em grupo e depois apresentem o resultado para as questões:

1. Qual a natureza das forças que aceleram as partículas a velocidades tão grandes num acelerador de partículas, que em alguns casos chegam quase na velocidade da luz?
2. Explique porque os cientistas aceleraram as partículas elementares a altíssimas velocidades? 
3. O que é um acelerador Síncroton? No Brasil tem algum?

Figura 4. O LHC , túnel do maior acelerador de partículas do mundo, onde pode registrado o momento da colisão de prótons criando subpartículas. http://onadadordainternet.files.wordpress.com/2008/09/lhc.jpeg 

Exiba o filme que mostra que o maior acelerador de partículas do mundo, que demorou 20 anos para ser construído. O LHC é o acelerador de partículas nuclear no CERN e está pronto e as experiências já começaram. O LHC foi construído em Genebra, sob a fronteira entre França e Suíça. O LHC. é um túnel circular com um acelerador de partículas nuclear que visa dividir a matéria para se descobrir mais a fundo sobre a composição do Universo,seu custo foi de mais de 8 bilhões de dólares. Os cientistas e pesquisadores do centro de pesquisa internacional pretendem recriar o Big-Bang em laboratório. Acelerador de partículas reproduz o primeiro instante do universo.  http://www.youtube.com/watch?v=E97Udi8opQI&feature=related   

Uma matéria exibindo o momento histórico da inauguração do LHC  pode ser acessada em: http://viveraciencia.wordpress.com/2010/03/30/lhc/

Debate

Após a exibição do filme promova um debate relacionando a grande aplicabilidade do LHC para novas descobertas científicas. Faça uma listagem das aplicações e discuta a importância destes novos conhecimentos para a humanidade.

1. Outros filme que detalham a força magnética são apresentados nas duas aulas sobre força magnética que seguem:
2. Primeira parte: http://www.youtube.com/watch?v=LrAzjZiM-hk  
3. Segunda parte: http://www.youtube.com/watch?v=31qnHXjX1po  
4. O filme a seguir, mostra a reportagem que destaca a inauguração do LHC o maior acelerador de partículas do mundo:  http://www.youtube.com/watch?v=qPgcVqPZ6QE&feature=related  
5. Os exercícios a seguir são excelentes aplicações do estudo de uma partícula num campo magnético uniforme: http://www.coladaweb.com/questoes/fisica/modlelecmag.htm  

Ao final desta aula o aluno deverá saber:

1. como a força magnética atua numa partícula.  
2. como é a trajetória de uma partícula no campo magnético uniforme.
3. em que situações a força magnética em uma partícula é nula e ela permanece em movimento uniforme.
4. em que situações a trajetória da partícula é circular.