• O campo magnético de um Solenóide; • Eletroímã.

Três (3) aulas de 50 minutos.

*Interação entre Campos Magnéticos.

Está aula será dividida em três partes:
1ª. aula em sala;
2ª. aula no laboratório de informática;
3ª. aula em sala.

1ª. Aula
Trabalhe na sala de aula os conceitos de força magnética na ordem que é descrito abaixo:

- Direção e sentido da força magnética (regra da mão esquerda):
Direção e sentido: a direção da força magnética é perpendicular à direção da velocidade com que a carga é inserida no campo magnético e, também, ao próprio campo magnético. Esse é um aspecto que diferencia a força magnética das forças radiais, que possuem direção de atuação coincidente com a reta que passa pelo centro dos corpos em interação, como no caso da força gravitacional.
No que se refere ao sentido da força magnética, ele pode ser determinado pela regra da mão esquerda, de Fleming. Para utilização dessa regra, o dedo polegar representa o sentido da força magnética (Fm), o dedo indicador representa o sentido do campo magnético (B), formando um ângulo de 90° com o polegar, e, por sua vez, o dedo médio representa o sentido da velocidade (v), formando um ângulo de 90° com o dedo polegar e com o indicador. Ou seja, as três grandezas vetoriais são perpendiculares entre si. Veja a figura a seguir:

Observação: o sentido dessa força magnética é para uma carga positiva. No caso de uma carga negativa, a direção será a mesma, mas o sentido da força será contrário ao dado pela regra da mão esquerda (em vez de apontar para unha, apontará para dentro da mão).

- Força magnética sobe um fio reto conduzindo corrente:
Há várias situações específicas em que podemos utilizar o cálculo da intensidade do campo magnético (associado a condutores percorridos por corrente elétrica) e, também, a representação desse campo. Uma delas é o campo magnético em um condutor retilíneo.

Nesse caso, precisamos ter em mente que as linhas de campo são representadas por circunferências concêntricas em planos perpendiculares (que formam um ângulo de 90o) em relação ao condutor. O centro dessas circunferências é o próprio condutor.

O sentido do vetor campo magnético é dado pela regra da mão direita. E sua direção é tangente à linha de força no ponto onde estamos determinando o campo magnético, conforme figura:

Na figura:
• I representa a corrente elétrica que percorre o fio condutor em seu sentido convencional.
• B  representa o vetor campo magnético em cada ponto da linha de campo representada por curvas fechadas.
• O sentido do campo é determinado pela regra da mão direita.
• Lembramos que o sentido convencional da corrente elétrica é o mesmo dos portadores de carga positiva (do pólo positivo da fonte de energia para o pólo negativo).
Observação: É comum utilizarmos vetores com direções perpendiculares a determinados planos de referência. Por isso, quando o vetor campo magnético B estiver entrando no plano de referência usaremos o símbolo: . E quando estiver saindo do plano de referência: .

- Campo magnético de uma espira circular e de um solenóide:
Espira Circular
Quando ligamos as extremidades ou pontas de um fio condutor temos uma espira.
No caso da espira circular, o campo magnético associado a ela apresenta as seguintes características no seu centro:
• Direção: perpendicular ao plano da espira.
• Sentido: é obtido utilizando-se a Lei de Ampère, regra da mão direita. Aqui, consideramos cada trecho da espira como se fosse um pedaço de fio reto e longo.
• Intensidade: pode ser calculada pela expressão: . Aqui, r é o raio da circunferência formada pela espira.

- Campo magnético em um solenóide:
Podemos considerar um solenóide como um enrolamento de fio condutor que acompanha ou envolve a superfície de um cilindro. Esse condutor enrolado na forma helicoidal também é chamado de bobina longa e, diferentemente da bobina plana, aqui o comprimento é considerável em relação ao seu raio.
Quando esse condutor é percorrido por uma corrente elétrica, também terá um campo magnético associado a ele e, praticamente, uniforme em seu interior. O solenóide tem suas extremidades associadas aos pólos norte e sul - e um comportamento muito parecido com um ímã natural em forma de barra.
Veja a comparação das linhas de campo de um ímã em barra e de um solenóide com espiras enroladas muito próximas entre si na figura a seguir:

 

 

2ª. Aula
No laboratório de informática, peça para os alunos sentarem em duplas ou em trios e para explorarem o recurso postado abaixo:

Nesse recurso será mostrado como se constrói um motor elétrico e como este funciona.

Peça para os alunos acessarem e anotarem no caderno os “materiais necessários” para a construção de um motor elétrico:

Em seguida, peça para eles acessarem o item “como montar” e registrar os passos da montagem. Peça para que os alunos tragam todos os materiais na próxima aula, e reforce a importância disto para que o motor elétrico seja construído por eles em aula. Informe-os que a atividade fará parte da avaliação acadêmica.
Após ser visualizado todas as etapas da montagem, o recurso voltará à imagem do início.
Para finalizar, peça para eles acessar o item “Como Funciona”. Nessa parte do recurso será demonstrado detalhadamente como funciona o motor elétrico.

3ª Aula
Nessa aula, peça para os alunos formarem grupos de até 5 integrantes. Deixe livre para cada grupo a construção de quantos motores elétricos desejarem e for possível com o material disponível (que trouxeram).
Forneça ajuda a cada grupo no que for necessário.

Nome	Tipo
Motorzinho elétrico	Animação/simulação

Teoria e experimentos: http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_HC04.asp http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_01.asp http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_05.asp http://educacao.uol.com.br/fisica/forca-magnetica-carga-em-movimento.jhtm

Avalie o desempenho dos alunos no decorrer de cada atividade, principalmente na construção do motor elétrico.