Força Magnética

Rafael Asth
Rafael Asth
Professor de Matemática e Física

Na física, a Força magnética (Fm), também chamada de Força de Lorentz, representa a força de atração e/ou repulsão exercida pelos ímãs ou objetos magnéticos.

Fórmula da Força Magnética

Para calcular a intensidade (módulo) da força magnética sobre uma carga elétrica, em relação a um referencial inercial, utiliza-se a seguinte fórmula:

F = |q| . v . B. sen θ

Onde,

F: força magnética
|q|: módulo da carga elétrica
v: velocidade da carga elétrica
B: campo magnético
sen θ: seno do ângulo entre o vetor velocidade (v com seta para a direita sobrescrito) e o vetor campo magnético (B com seta para a direita sobrescrito)

No sistema internacional (SI) a unidade de medida para a força magnética é o Newton (N). O módulo da carga elétrica é Coulomb (C). A velocidade da carga elétrica é dada em metros por segundo (m/s). A intensidade do campo magnético é dado em tesla (T).

Força Magnética
Campo Magnético

Campo e Força Magnética

O campo magnético representa um espaço onde existe uma concentração de magnetismo criado em torno das cargas magnéticas.

Já o chamado campo eletromagnético é o local onde existe uma concentração das cargas elétricas e magnéticas.

Força Magnética
Um campo elétrico e um campo magnético produzem um campo eletromagnético

Nesse caso, a movimentação das cargas eletromagnéticas ocorre em forma de ondas, as chamadas “ondas eletromagnéticas”. Os campos elétrico e magnético são perpendiculares entre si.

Força Magnética sobre Cargas Elétricas

As cargas elétricas em movimento atuam dentro de um campo magnético. Assim, quando uma carga elétrica está em movimento dentro de um campo magnético, ela terá uma força magnética atuando sobre ela.

A força magnética é proporcional ao valor da carga (q), ao módulo do campo magnético (B) e ao módulo da velocidade (v) com que a carga se move.

Força Magnética
Representação das forças magnéticas sobre cargas elétricas.

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Regras

A força magnética é uma grandeza vetorial, portanto, ela possui uma direção, um sentido e um módulo. Lembre-se que a força magnética é perpendicular ao campo magnético (B) e a velocidade (v) da carga magnética (q).

Regra da Mão Direita

Para entender o sentido da força magnética, utiliza-se a regra da mão direita, também chamada “regra do tapa”.

Com a mão direita aberta, temos que o polegar representa o sentido da velocidade (v) e os outros dedos representam o sentido do campo magnético (B). Já a palma da mão corresponde ao sentido da força magnética (F).

Para compreender melhor essa regra, veja a figura abaixo:

Força Magnética

Regra da Mão Esquerda

A regra da mão esquerda, chamada “regra da mão esquerda de Fleming”, também é usada para encontrar o sentido da força magnética.

O dedo polegar representa o sentido da força magnética (F). Já o dedo indicador representa o campo magnético (B), ou seja, o sentido da corrente elétrica. O dedo médio indica o sentido da velocidade (v).

Para compreender melhor, veja a figura abaixo:

Força Magnética

Exercícios de Força Magnética resolvidos

Exercício 1

(MED - ITAJUBÁ)

I. Uma carga elétrica submetida a um campo magnético sofre sempre a ação de uma força magnética.
II. Uma carga elétrica submetida a um campo elétrico sofre sempre a ação de uma força elétrica.
III. A força magnética que atua sobre uma carga elétrica em movimento dentro de um campo magnético é sempre perpendicular à velocidade da carga.

Aponte abaixo a opção correta:

a) Somente I está correta.
b) Somente II está correta.
c) Somente III está correta.
d) II e III estão corretas.
e) Todas estão corretas.

Resposta correta: d) II e III estão corretas.

Afirmação I : ERRADA. Nem sempre uma carga elétrica em um campo magnético está sob ação de uma força magnética. Em dois casos não haverá força magnética sob a carga elétrica:

1º caso: se a velocidade da carga em relação ao referencial é nula (v = 0), não haverá força magnética.

2º caso: se a velocidade da carga for igual a direção do campo, não haverá força magnética. Pela fórmula que fornece o módulo da força magnética, quando v e B estão na mesma direção, teta espaço igual a espaço 0, e seno de 0° é igual a 0, assim a força se anula.

Exercício 2

(PUC) Um elétron num tubo de raios catódicos está se movendo paralelamente ao eixo do tubo com velocidade 107 m/s. Aplicando-se um campo de indução magnética de 2T, paralelo ao eixo do tubo, a força magnética que atua sobre o elétron vale:

a) 3,2 . 10-12N
b) nula
c) 1,6 . 10-12 N
d) 1,6 . 10-26 N
e) 3,2 . 10-26 N

Resposta correta: b) nula.

Quando a velocidade da partícula portadora de carga é igual a direção do campo a força é igual a zero.

Exercício 3

(UFU-MG) Uma carga q movendo-se com velocidade v imersa em um campo magnético B está sujeita a uma força magnética Fmag. Se v não é paralelo a B, marque a alternativa que apresenta as características corretas da força magnética Fmag.

a) O trabalho realizado por Fmag sobre q é nulo, pois Fmag é perpendicular ao plano formado por v e B .
b) O trabalho realizado por Fmag sobre q é proporcional a v e B, pois Fmag é perpendicular a v.
c) O valor de Fmag não depende de v, somente de B; portanto Fmag não realiza trabalho algum sobre q.
d) O valor de Fmag é proporcional a v e B, sendo paralela a v; portanto o trabalho realizado por Fmag sobre q é proporcional a v.

Resposta correta: a) O trabalho realizado por Fmag sobre q é nulo, pois Fmag é perpendicular ao plano formado por v e B.

A força magnética não realiza trabalho sobre a carga elétrica por seu movimento é perpendicular a força.

Rafael Asth
Rafael Asth
Professor Licenciado em Matemática e pós-graduado em Ensino da Matemática e Física (Fundamental II e Médio), com formação em Magistério (Fundamental I). Engenheiro Mecânico pela UERJ, produtor e revisor de conteúdos educacionais.