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Resumos

Eletromagnetismo

Ondas e Eletromagnetismo • 11.º ano

Este resumo segue a ordem das Aprendizagens Essenciais: carga elétrica e campo elétrico, campo magnético, e indução eletromagnética. Os dois primeiros subtópicos explicam de onde vêm os campos e como se relacionam com as forças. O terceiro mostra que um campo magnético que varia dá origem a uma corrente, e é a base dos geradores elétricos. No tópico seguinte, campos que variam no tempo originam as ondas eletromagnéticas.

1. Carga elétrica e campo elétrico

A carga elétrica é uma propriedade das partículas subatómicas (protões e eletrões) que define como interagem eletricamente. A sua unidade SI é o coulomb, C.

O campo elétrico é uma grandeza vetorial, com unidade V m−1^{-1}. Descreve-se por linhas de campo:

  • As linhas saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas.
  • As linhas nunca se cruzam.
  • Em cada ponto, a direção do campo é tangente à linha e o sentido é o da linha.
  • Onde as linhas estão mais juntas, o campo é mais intenso.
Simulador: Linhas de campo de duas cargas

Cargas de sinais opostos: as linhas saem da carga positiva e entram na negativa.

As linhas saem das cargas positivas e entram nas negativas. Onde as linhas estão mais juntas, o campo é mais intenso. A carga de maior valor absoluto tem mais linhas.

Com uma carga: as linhas são radiais, para fora se a carga for positiva e para dentro se for negativa.

Com duas cargas: se forem do mesmo sinal, as linhas de uma não passam para a outra e repelem-se, e entre as duas há um ponto onde o campo é nulo (a meio, se as cargas forem iguais). Se forem de sinais opostos, as linhas saem da positiva e entram na negativa. A carga de maior valor absoluto tem mais linhas.

Entre duas placas paralelas com cargas opostas, o campo é aproximadamente uniforme: as linhas são paralelas e igualmente espaçadas.

Regra

A força não é a linha de campo. As linhas descrevem o campo, que existe em todos os pontos, mesmo sem carga lá. A força só aparece quando colocas uma carga nesse ponto: numa carga positiva tem o sentido do campo, e numa carga negativa tem o sentido oposto. As linhas não são a trajetória da carga.

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Como desenhar as linhas de campo de duas cargas

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2. Campo magnético

As origens do campo magnético são os ímanes e as correntes elétricas (foi o que Oersted descobriu).

  • As linhas de campo magnético são fechadas. No exterior do íman vão do polo norte para o polo sul, nunca se cruzam e estão mais juntas onde o campo é mais intenso.
  • Uma bússola alinha-se com o campo magnético.
  • Um íman num campo magnético fica sujeito a forças: o polo norte é empurrado no sentido do campo e o polo sul no sentido oposto. É por isso que a bússola roda.
Campo elétricoCampo magnético
Origemcargas elétricasímanes e correntes elétricas
Linhasabertas (de + para −)fechadas
Força sobrecarga pontualíman

Regra da mão direita. Serve para saber o sentido do campo criado por uma corrente:

  • Fio retilíneo: polegar no sentido da corrente. Os dedos, ao curvarem, dão o sentido das linhas, que são circunferências à volta do fio.
  • Solenoide: dedos no sentido da corrente. O polegar aponta para o polo norte. O campo no interior é aproximadamente uniforme e parecido com o de um íman de barra.

O sentido da corrente é o convencional, do polo positivo para o negativo.

Simulador: Regra da mão direita

Corrente a sair da página. Polegar direito para ti: os dedos curvam no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, e é esse o sentido das linhas.

Regra da mão direita: o polegar aponta no sentido da corrente e os dedos, ao curvarem, dão o sentido das linhas de campo.

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A regra da mão direita em exercícios

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3. Indução eletromagnética

Como se chegou aqui. Oersted (1820) mostrou que uma corrente elétrica cria um campo magnético. Faraday (1831) mostrou o contrário: um campo magnético que varia pode induzir uma corrente. Maxwell (década de 1860) uniu a eletricidade, o magnetismo e a luz, e previu as ondas eletromagnéticas. Hertz (1887) produziu-as e detetou-as, o que confirmou a teoria de Maxwell.

Fluxo magnético. Mede quantas linhas de campo atravessam uma superfície.

Quando usar

Tens uma espira de área AA num campo magnético uniforme BB, e conheces o ângulo α\alpha entre B⃗\vec{B} e a normal à espira:

Φ=B Acos⁡α\Phi = B\,A\cos\alpha

A unidade é o weber, Wb == T m2^2.

Regra

O ângulo α\alpha é o ângulo entre o campo magnético e a normal à superfície, e não o ângulo entre o campo e a própria superfície.

Simulador: Espira e fluxo magnético
α=40∘\alpha = 40^\circΦ=B Acos⁡α=0,50×0,020×cos⁡40∘=0,0077 Wb\Phi = B\,A\cos\alpha = 0{,}50 \times 0{,}020 \times \cos 40^\circ = 0{,}0077\ \text{Wb}

α\alpha é o ângulo entre o campo B⃗\vec{B} e a normal n⃗\vec{n} à espira, e não entre B⃗\vec{B} e a espira. As linhas realçadas atravessam a espira: quanto mais linhas, maior o fluxo.

O fluxo é máximo quando α=0∘\alpha = 0^\circ (a espira está de frente para as linhas) e é nulo quando α=90∘\alpha = 90^\circ (a espira está paralela às linhas).

Numa bobina com NN espiras iguais, o fluxo total é Φbobina=N Φ\Phi_{\text{bobina}} = N\,\Phi, e é esse o fluxo que se usa na lei de Faraday.

Só há força eletromotriz induzida quando o fluxo varia. Um fluxo constante, mesmo que seja grande, não induz nada. O fluxo varia se mudar BB, a área AA ou o ângulo α\alpha.

Lei de Faraday. A força eletromotriz induzida é tanto maior quanto mais depressa varia o fluxo.

Quando usar

Tens o fluxo em dois instantes e o intervalo de tempo entre eles:

∣ε∣=∣ΔΦ∣Δt|\varepsilon| = \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}

A lei de Lenz (o sentido da corrente induzida) não faz parte da matéria: a lei de Faraday usa-se em módulo.

Produção de energia elétrica. Um gerador é uma bobina que roda num campo magnético. O fluxo varia e surge uma força eletromotriz induzida: a energia mecânica da rotação transforma-se em energia elétrica. É assim que as centrais produzem eletricidade, com uma turbina a fazer rodar a bobina.

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Como responder a uma pergunta com a lei de Faraday

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Erros comuns neste tema

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Praticar com exames

Os exercícios de exame deste tema têm a resolução passo a passo. Começa pela questão 7.3 da 2.ª Fase de 2026 (a espira a rodar 180°) e pelos exercícios com gráficos de fluxo e de força eletromotriz.

PraticarOndas e Eletromagnetismo49 exercícios de exame com resolução passo a passo