Em 1820, durante uma aula, Hans Christian Oersted ligou um fio a uma pilha e a agulha da bússola ao lado girou. Ninguém encostou na agulha: um campo magnético nascido da corrente, ao redor do fio, foi o que a moveu. O mesmo fio enrolado num prego faz do prego um ímã enquanto houver corrente; é o eletroímã do guindaste de sucata, da campainha, do relé e de todo motor. Que forma tem esse campo, de que depende o seu módulo, como se descobre o sentido com a mão direita, por que uma espira se comporta como um ímã de barra, e como a banca cobra tudo isso em itens com figuras cheias de círculos, pontos e cruzes?
O que você vai aprender
Descrever a experiência de Oersted (1820), o que ela mostrou (corrente elétrica gera campo magnético) e por que ela unificou eletricidade e magnetismo, prevendo o sentido do desvio da agulha em função do sentido da corrente e da posição da bússola (acima ou abaixo do fio).
Usar a expressão B = μ₀i/(2πd) para o campo de um fio retilíneo longo, reconhecer que B é proporcional à corrente e inversamente proporcional à distância (primeira potência, não quadrado) e calcular valores com μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A.
Desenhar e interpretar as linhas de campo de um fio como circunferências concêntricas no plano perpendicular ao fio, determinar o sentido pela regra da mão direita e ler e produzir figuras com a convenção de ponto (sai do papel) e cruz (entra no papel).
Somar vetorialmente os campos de dois fios paralelos num ponto, localizar onde o campo resultante se anula (entre os fios para correntes de mesmo sentido, fora deles para sentidos opostos) e explicar por que correntes paralelas de mesmo sentido se atraem e de sentidos opostos se repelem.
Calcular o campo no centro de uma espira circular (B = μ₀i/2R, ou N vezes isso para N espiras), identificar suas faces norte e sul pela regra da mão direita e reconhecer a espira como um pequeno ímã de barra, somando contribuições de espiras concêntricas com sinais dados pelos sentidos das correntes.
Descrever o campo de um solenoide (B = μ₀ni no interior, praticamente uniforme, com n espiras por metro), comparar suas linhas às de um ímã de barra e localizar os polos pela regra da mão direita.
Explicar o eletroímã (núcleo ferromagnético que multiplica o campo e o perde ao desligar a corrente) e o funcionamento de relé, campainha, guindaste de sucata e alto-falante a partir do campo de bobinas.
Resolver um circuito magnético simples quando o texto-base fornece as definições (força magnetomotriz Ni, relutância l/μS, entreferro), como no item do relé do PAS/UnB de 2011, cuidando das unidades e da escala do comando.
Situar ordens de grandeza: o campo de um fio doméstico a alguns centímetros comparado ao campo da Terra, o campo de um solenoide escolar e o de um eletroímã com núcleo.
Ler gráficos de B contra d e de B contra i, julgar figuras com sentidos de circulação e distinguir, em itens da banca, o que é campo de corrente (lei de Ampère) do que é força sobre corrente e do que é indução (páginas próprias).
Copenhague, abril de 1820. Hans Christian Oersted dá uma aula sobre eletricidade e, com uma pilha ligada a um fio, repete uma montagem que já tinha preparado: uma bússola ao lado do fio. Fechado o circuito, a agulha abandona o norte e se põe de través em relação ao fio; aberto o circuito, ela retorna; com os polos da pilha trocados, o desvio muda de lado. Ninguém encostou na agulha, e uma pilha não tem polos magnéticos. O que a moveu foi um campo magnético que a corrente fez nascer ao redor do fio, e que a bússola, instrumento que não sabe fazer outra coisa senão apontar campos, acusou na hora. Dois séculos depois, a mesma ideia está em todo lugar: um fio enrolado muitas vezes em torno de um prego transforma o prego num ímã enquanto houver corrente, e o prego larga os clipes assim que ela cessa. Esse é o eletroímã do guindaste do ferro-velho, que ergue um carro inteiro e o solta quando o operador corta a corrente; é a campainha, o relé que liga o motor de arranque do carro, a bobina do alto-falante e a trava elétrica do portão. E é a peça central de todo motor, gerador e transformador: antes de qualquer máquina girar, alguém precisa fazer um fio produzir um campo.
Esta é a página do campo magnético criado por correntes elétricas. Ela parte da experiência de Oersted e do que ela mostrou; descreve o campo de um fio retilíneo longo, com a expressão B=μ0i/(2πd), as linhas circulares, a regra da mão direita e a convenção de ponto e cruz para vetores que saem e entram do papel; soma os campos de dois fios e localiza onde a soma se anula; explica, só como consequência, por que fios paralelos se atraem ou se repelem; constrói o campo da espira (com faces norte e sul, como um ímã de barra) e o do solenoide (uniforme por dentro); chega ao eletroímã, ao relé e à campainha; resolve o circuito magnético do relé que a banca trouxe em 2011; e termina com a leitura das figuras e dos gráficos que a prova usa. No PAS/UnB o assunto é da 3.ª etapa e é o mais regular do bloco de magnetismo: nove itens em 18 provas, com os três formatos (certo/errado, resposta numérica e múltipla escolha). O ímã, o campo B, o tesla, a Terra e os materiais ferromagnéticos estão na página de campo magnético, que esta pressupõe; a força que um campo faz sobre cargas e fios, a indução de Faraday e Lenz e as máquinas têm páginas próprias no bloco e aparecem aqui só como remissão. A página também pressupõe a corrente elétrica e a soma de vetores.
Antes do fio: quatro coisas que a página supõe prontas
Corrente é carga passando por segundo, e tem sentido. A corrente convencional i segue o sentido em que cargas positivas se moveriam: do polo positivo para o negativo da pilha, pelo circuito de fora. Os elétrons do fio andam ao contrário; toda regra desta página usa o sentido convencional, e quem usa o sentido dos elétrons inverte todas as respostas. A página de corrente elétrica construiu isso.
Campo magnético é um vetor em cada ponto, lido pela bússola: o polo norte da agulha aponta no sentido de B. A unidade é o tesla (T), e os valores de referência que a página de campo magnético deu voltam aqui: o campo da Terra na superfície vale uns 5×10−5 T (em Brasília, 2,3×10−5 T), um ímã de geladeira chega a 10−2 T, e um aparelho de ressonância, a 1,5 ou 3 T.
Linhas de campo são fechadas. Para um ímã elas saem do norte e entram no sul por fora e fecham por dentro. Para uma corrente, como esta página mostra, elas dão a volta em torno do fio. Em nenhum caso uma linha de campo magnético começa ou termina em algum lugar.
A página é plana, mas o campo é tridimensional. Um fio com corrente tem o campo circulando em torno dele, num plano perpendicular ao fio. Para desenhar isso numa folha, usa-se a convenção da flecha: um vetor que sai do papel em direção a você é desenhado como um círculo com um ponto no centro, ⊙ (a flecha vista de frente, só a ponta visível); um vetor que entra no papel, como um círculo com uma cruz, ⊗ (a flecha vista por trás, o rabo emplumado). A convenção vale para a corrente e para o campo, e as figuras da banca a usam sem avisar.
A experiência de Oersted: o que a agulha mostrou
Até 1820, eletricidade e magnetismo eram capítulos separados. Cargas atraíam pedaços de papel; ímãs atraíam ferro; ninguém tinha visto uma coisa agir sobre a outra, embora Benjamin Franklin tivesse notado que o raio imantava agulhas e desimantava outras. Oersted procurava justamente essa ligação, e a encontrou com uma montagem que cabe numa mesa: um fio retilíneo, uma pilha e uma bússola. A sequência merece ser repetida, porque a prova a reencena:
Sem corrente, a agulha aponta o norte, como sempre. O fio, estendido na direção norte-sul por cima dela e paralelo à agulha, não faz nada.
Com corrente, a agulha gira e tende a ficar atravessada em relação ao fio, na direção leste-oeste. O desvio é tanto maior quanto maior a corrente e quanto mais perto do fio a agulha está.
Invertendo a corrente, a agulha gira para o lado oposto.
Passando a bússola para o outro lado do fio (de cima para baixo), o desvio também se inverte, mesmo sem mexer na corrente.
Os quatro fatos juntos dizem o que o campo da corrente é: ele existe só enquanto há corrente; é perpendicular ao fio; tem sentido ligado ao sentido da corrente; e é oposto em lados opostos do fio, o que só uma linha que dá a volta em torno do fio explica. Oersted publicou o resultado em julho de 1820, em latim, numa folha de quatro páginas enviada a sociedades científicas de toda a Europa; em setembro, André-Marie Ampère já mostrava, em Paris, que dois fios com corrente também agem um sobre o outro, e nos anos seguintes construiu a matemática do campo. A história completa, de Gilbert a Faraday, está na página de história da eletricidade. Aqui interessa a física que ficou.
A experiência de Oersted vista de cima. Com corrente para o norte, uma bússola sobre o fio desvia para o leste (giro horário); inverter a corrente, ou passar a bússola para baixo do fio, inverte o desvio. Os quatro casos são a regra da mão direita em ação, e o segundo é o item do PAS/UnB de 2023. Diagrama autoral.
O que a experiência de Oersted estabeleceu
Toda corrente elétrica cria, em volta de si, um campo magnético. O campo existe só enquanto a corrente existe, é perpendicular ao fio, circula em torno dele, tem sentido determinado pelo sentido da corrente e enfraquece com a distância ao fio. Uma bússola perto de um fio com corrente aponta a resultante do campo da Terra com o campo do fio, e por isso se desvia. Foi a primeira ligação experimental entre eletricidade e magnetismo e o começo do eletromagnetismo.
A dependência com a distância já derrubou candidato. Em 2022 a banca escreveu que, na experiência de Oersted, o desvio da agulha seria “ainda maior quanto mais afastada do fio” ela estivesse: a primeira metade do item é história correta e a segunda é física invertida, porque o campo do fio diminui ao se afastar dele, e o desvio diminui junto. A próxima seção dá a lei que decide isso.
O campo de um fio retilíneo: circunferências, não setas apontando para o fio
Espalhe limalha de ferro sobre uma cartolina atravessada por um fio vertical e ligue uma corrente forte: a limalha se arruma em circunferências concêntricas ao fio, apertadas perto dele e cada vez mais frouxas longe. Ponha pequenas bússolas sobre a cartolina e todas se alinham tangentes a essas circunferências, todas girando no mesmo sentido em torno do fio. É a imagem do campo de um fio retilíneo longo: em cada ponto, B é tangente à circunferência que passa por ali e tem o fio no centro, no plano perpendicular ao fio. Nada de setas convergindo para o fio ou fugindo dele, como acontece com o campo elétrico de uma carga: o campo magnético do fio dá voltas.
O módulo depende de duas coisas, e só de duas: da corrente e da distância ao fio.
B=2πdμ0i
símbolo
leitura
exemplo
B
módulo do campo no ponto, em tesla
2×10−5 T
μ0
permeabilidade magnética do vácuo (a constante do magnetismo; vale também para o ar)
4π×10−7 T·m/A
i
corrente no fio, em ampère
10 A
d
distância do ponto ao fio, em metro
0,10 m
A constante μ0=4π×10−7 T·m/A ≈1,26×10−6 T·m/A é fornecida quando um item precisa dela, e o 4π do numerador cancela o 2π do denominador, de modo que a expressão vira B=2×10−7i/d no vácuo e no ar: dois vezes dez à menos sete, vezes a corrente, dividido pela distância. É a forma mais rápida de calcular. Num meio material a constante muda para a permeabilidade μ do meio, e é por isso que o item de 2015 escreveu “μ, em que μ é a permeabilidade magnética do meio”.
O campo do fio retilíneo longo
Para um fio retilíneo longo com corrente i, o campo num ponto a distância d do fio tem módulo B=2πdμ0i, é proporcional à corrente (dobrou i, dobrou B) e inversamente proporcional à distância (dobrou d, B caiu à metade; triplicou d, caiu a um terço). As linhas de campo são circunferências concêntricas ao fio, em planos perpendiculares a ele, e B em cada ponto é tangente à circunferência local. Esta é a forma escolar da lei de Ampère, que relaciona a corrente ao campo que circula em torno dela.
Uma leitura útil da proporcionalidade inversa: o produtoB×d é constante para um mesmo fio. Se a 2 cm o campo vale 100 µT, a 4 cm vale 50 µT, a 10 cm vale 20 µT, a 1 m vale 2 µT. Não há quadrado: a lei do inverso do quadrado é a do campo de uma carga pontual e da força de Coulomb, e a dependência com a distância é o que a banca mais julga neste assunto (2022). Quem diz que dobrar a distância reduz o campo a um quarto está pensando em Coulomb; para o fio, dobrar a distância divide o campo por dois.
Primeira potência, não quadrado; circular, não radial
Duas confusões rendem item. A primeira é a dependência com a distância: o campo do fio cai com 1/d, o campo de uma carga pontual cai com 1/d2. A segunda é a forma: o campo elétrico de uma carga aponta para fora dela (linhas abertas, radiais); o campo magnético de um fio dá a volta nele (linhas fechadas, circulares). Opção com “i2” na fórmula, gráfico de B caindo com o quadrado, ou desenho com setas saindo do fio como raios estão errados.
A regra da mão direita e a convenção de ponto e cruz
As circunferências têm um sentido de circulação, e ele é o que a bússola de Oersted revelou. A regra que o dá é a regra da mão direita para o fio: o polegar aponta no sentido da corrente; os outros quatro dedos, ao se fecharem, mostram o sentido em que as linhas de campo circulam em torno do fio. Corrente para cima (polegar para cima), os dedos se fecham no sentido anti-horário quando se olha o fio de cima; corrente para baixo, sentido horário. É a única regra da mão desta página, e ela aparece de três formas que são a mesma: segurando um fio, segurando uma espira (os dedos no sentido da corrente, o polegar no sentido do campo no centro) e segurando um solenoide.
A vista mais usada em prova é o corte: o fio visto de frente, perpendicular à página, aparece como um ponto, e as linhas de campo, como circunferências desenhadas no papel. Se a corrente sai do papel (⊙), o campo circula no sentido anti-horário; se entra (⊗), circula no sentido horário. A regra é a mesma: polegar para fora do papel, dedos anti-horários; polegar para dentro, dedos horários.
Regra da mão direita para o fio: polegar no sentido da corrente, dedos no sentido do campo. No corte, corrente saindo do papel (ponto) circula o campo no sentido anti-horário; entrando (cruz), no sentido horário. As linhas mais próximas são desenhadas mais densas porque o campo é maior perto do fio. Diagrama autoral.
Com a regra, a experiência de Oersted fica calculável. Fio horizontal com corrente para o norte, bússola sobre o fio: o polegar aponta para o norte e os dedos, ao se fecharem, passam por cima do fio apontando para o leste e voltam por baixo apontando para o oeste. Logo, acima do fio o campo da corrente aponta para o leste; a agulha, antes alinhada com o norte, recebe um campo lateral para o leste e, observada de cima, roda no sentido horário. Debaixo do fio o campo da corrente aponta para o oeste e a rotação é anti-horária. Foi exatamente o item de 2023: “caso uma bússola seja posicionada próximo ao fio e sobre ele, a sua agulha tenderá a se desviar no sentido dos ponteiros do relógio”, com a figura mostrando o fio e a seta da corrente para o Norte geográfico. Certo. A palavra decisiva é “sobre”: com a bússola do lado de baixo, o item estaria errado.
Regra da mão direita
Aponte o polegar da mão direita ao longo da corrente convencional; a curva dos outros quatro dedos indica o sentido de circulação das linhas de campo em torno do fio. Em corte: corrente saindo do papel (⊙), campo anti-horário; corrente entrando (⊗), campo horário. Em cada ponto, B é tangente à circunferência local e perpendicular tanto ao fio quanto ao segmento que liga o fio ao ponto.
Uma consequência que vale a pena fixar: num ponto à direita de um fio vertical com corrente para cima (olhando a página de frente), o campo aponta para dentro do papel (⊗); num ponto à esquerda, para fora (⊙). Confira com a mão: polegar para cima, os dedos passam à direita do fio entrando no papel e voltam pela esquerda saindo. Esse par de resultados é o que resolve, adiante, os problemas de dois fios.
Quanto vale: do fio da tomada ao raio
A tabela abaixo usa B=2×10−7i/d e compara com o campo da Terra, de uns 5×10−5 T (50 µT), para dar escala. “µT” é microtesla, 10−6 T.
situação
i
d
B
em relação à Terra (50 µT)
fio de um abajur (lâmpada de 100 W em 127 V)
0,8 A
1 cm
16 µT
um terço
fio de um ar-condicionado de janela
8 A
5 cm
32 µT
dois terços
o mesmo fio, a 1 m
8 A
1 m
1,6 µT
3 %
fio do chuveiro elétrico
30 A
2 cm
300 µT
6 vezes
linha de transmissão (1 000 A)
1 000 A
20 m
10 µT
um quinto
raio (corrente de pico)
30 000 A
100 m
60 µT
igual
o mesmo raio, a 10 m
30 000 A
10 m
600 µT
12 vezes
Três lições saem da tabela. Primeira: o campo de um fio doméstico, a alguns centímetros, é da mesma ordem que o campo da Terra, e por isso uma bússola encostada num fio com corrente se desvia (Oersted) e, a um metro, já quase não sente nada. Segunda: correntes grandes produzem campos modestos a distâncias grandes, porque o 1/d cobra seu preço; é por isso que debaixo de uma linha de transmissão a bússola continua apontando o norte. Terceira: para obter campos de milésimos ou centésimos de tesla com correntes comuns, um fio reto não serve; é preciso enrolar o fio, somando a contribuição de muitas voltas no mesmo lugar, e isso é a espira e o solenoide das seções seguintes.
Campo de um fio com 8 A em função da distância: uma hipérbole, com o produto B × d constante (dobrou d, caiu B à metade). A 3,2 cm do fio o campo iguala o da Terra; a 1 m vale 1,6 µT. À direita, a distância fixa, B cresce em linha reta com a corrente. Os dois gráficos são o que a banca desenha ou descreve em opções de múltipla escolha. Diagrama autoral.
Exemplo resolvido 1 (o fio do ar-condicionado). O cabo de um ar-condicionado de janela, retilíneo e longo, leva 8 A. Qual é o campo a 5 cm dele, e a partir de que distância ele fica abaixo de um décimo do campo da Terra, tomado como 5×10−5 T?
B=2πdμ0i=2π×0,054π×10−7×8=0,051,6×10−6=3,2×10−5 T, dois terços do campo da Terra: a 5 cm, uma bússola já sente o cabo. Para B=5×10−6 T: d=5×10−62×10−7×8=0,32 m; além de 32 cm o cabo já não perturba a agulha de forma perceptível. Conferência: 32 cm é 6,4 vezes 5 cm, e 3,2×10−5/6,4=5×10−6 T. Fecha.
Por que a bússola do celular enlouquece perto de alguns aparelhos
O magnetômetro do celular é uma bússola eletrônica, e sofre o mesmo que a agulha de Oersted: perto de um carregador em uso, de um cabo com corrente alta ou do motor de um ventilador, o campo das correntes (e dos ímãs dos motores) se soma ao da Terra e a direção lida gira. Os aplicativos de bússola pedem para “calibrar em oito” justamente para medir e descontar os campos fixos do próprio aparelho; os campos de fora, não há como descontar. Longe de fios e motores, o 1/d resolve: a alguns metros, o campo das correntes é desprezível.
Dois fios: somar vetores e achar o ponto em que o campo se anula
O campo é um vetor, e os campos de dois fios se somam vetorialmente em cada ponto. O caso que a prova usa é o de dois fios paralelos, vistos em corte, com o ponto de interesse na reta que une os dois. Ali os dois campos são paralelos entre si (os dois são perpendiculares à reta que une os fios), e a soma vira uma conta com sinais: mesmo sentido, somam os módulos; sentidos opostos, subtraem.
Tome dois fios verticais, separados pela distância D, com correntes de mesmo sentido (os dois saindo do papel, ⊙ e ⊙). Pela regra da mão direita, cada fio tem campo anti-horário em torno de si. Num ponto entre os fios, o campo do fio da esquerda aponta para cima (à direita de um ⊙, o anti-horário sobe) e o campo do fio da direita aponta para baixo (à esquerda de um ⊙, o anti-horário desce): os dois campos se opõem, e existe um ponto entre os fios em que o campo resultante é zero. Com correntes iguais, esse ponto é o meio; com correntes diferentes, fica mais perto do fio de corrente menor, porque o fio mais forte precisa de mais distância para ter o seu campo reduzido ao valor do outro. Fora dos fios, na mesma reta, os dois campos têm o mesmo sentido e se somam: nunca se anulam.
Com correntes de sentidos opostos (⊙ e ⊗), tudo se inverte: entre os fios os campos têm o mesmo sentido e se somam (é o caso dos dois fios de um mesmo circuito, com a corrente indo por um e voltando pelo outro, que o item de 2020 desenhou); fora dos fios eles se opõem, e o ponto de campo nulo fica do lado de fora, além do fio de corrente menor.
Superposição dos campos de dois fios paralelos, em corte. Correntes de mesmo sentido: campos opostos entre os fios (há um ponto de campo nulo, mais perto do fio mais fraco) e somados fora. Correntes opostas: campos somados entre os fios e opostos fora, com o nulo do lado de fora. Diagrama autoral.
Exemplo resolvido 2 (o ponto de campo nulo). Dois fios longos e paralelos, separados por 9 cm, levam correntes de 3 A e 6 A no mesmo sentido. Onde, na reta que os une, o campo magnético resultante é nulo? E quanto vale o campo no ponto médio?
Entre os fios os campos se opõem; o nulo está a uma distância x do fio de 3 A e 9−x do fio de 6 A, com módulos iguais: 2πxμ0⋅3=2π(9−x)μ0⋅6, logo 3(9−x)=6x, 27=9x, x=3 cm. O nulo fica a 3 cm do fio de 3 A e a 6 cm do fio de 6 A, mais perto do mais fraco, como previsto. No ponto médio, a 4,5 cm de cada fio: B3=2×10−7×3/0,045=1,33×10−5 T e B6=2×10−7×6/0,045=2,67×10−5 T, em sentidos opostos; resultante 1,33×10−5 T no sentido do campo do fio de 6 A. Conferência: as distâncias ao ponto nulo estão na razão 1 : 2, a mesma das correntes, como exige B∝i/d; e no ponto médio o fio de 6 A ganha, o que é coerente com o nulo estar do lado do fio de 3 A.
Onde está o zero
Ponto de campo nulo entre dois fios existe só para correntes de mesmo sentido; para sentidos opostos ele fica fora, do lado do fio de corrente menor. E ele nunca fica no meio quando as correntes são diferentes: fica mais perto do fio mais fraco. Item que põe o nulo “no ponto médio” com correntes desiguais, ou “entre os fios” com correntes opostas, está errado.
Fios paralelos se atraem ou se repelem (a consequência, não a conta)
Se cada fio cria um campo e um fio com corrente sente força quando está num campo, dois fios com corrente agem um sobre o outro: cada um está mergulhado no campo do outro. O resultado, que Ampère mediu nas semanas seguintes à notícia de Oersted, é que correntes paralelas de mesmo sentido se atraem e de sentidos opostos se repelem, com força que cresce com as duas correntes e diminui com a distância entre os fios. É o oposto do que a intuição das cargas sugere (“iguais se repelem”), e é por isso que a banca gosta do tema. A força sobre um fio, com a expressão F=BiLsenθ e a regra da mão que dá o sentido, é assunto da página de força magnética; aqui fica só a consequência e um número de referência: dois fios paralelos a 1 m um do outro, com 1 A em cada, atraem-se com 2×10−7 N por metro de fio, uma força minúscula.
O ampère foi definido pela força entre dois fios
De 1948 a 2019, a unidade de corrente do Sistema Internacional foi definida exatamente por esse experimento: um ampère era a corrente que, mantida em dois fios retilíneos, paralelos, infinitos e a um metro de distância no vácuo, produzia entre eles uma força de 2×10−7 newton por metro. O número 4π×10−7 de μ0 saía dessa definição, exato por decreto. Desde 2019 o ampère é definido pela carga elementar (e=1,602176634×10−19 C, exata), e μ0 passou a ser uma grandeza medida, que ainda vale 4π×10−7 T·m/A com dez casas de precisão.
Em 2025 a banca afirmou que “em todo circuito elétrico, existe uma força magnética entre os fios condutores que são percorridos por corrente elétrica”, e o item foi anulado: dois condutores paralelos percorridos por corrente de fato interagem, mas um circuito feito de um único fio, ou com trechos perpendiculares entre si, não cabe no “todo”. A anulação não apaga a física nem a mensagem: a banca mira o trio corrente, campo e força.
A espira: um ímã de barra feito de fio
Dobre o fio num círculo de raio R, uma espira, e ligue a corrente. Cada pedacinho da espira cria em volta de si o campo circular do fio; no centro do círculo, todas as contribuições apontam na mesma direção, perpendicular ao plano da espira, e se somam. O resultado é um campo concentrado no centro, de módulo
Bcentro=2Rμ0i,
proporcional à corrente e inversamente proporcional ao raio: espira menor, para a mesma corrente, campo maior no centro. Repare que a expressão é a do fio sem o π do denominador: a 10 cm de um fio reto com 8 A o campo é 1,6×10−5 T; no centro de uma espira de 10 cm de raio com os mesmos 8 A, é π vezes maior, 5,0×10−5 T. Com N espiras iguais enroladas juntas (uma bobina chata), as contribuições se somam e o campo no centro é N vezes maior:
Bcentro=2RNμ0i.
O sentido sai da mesma regra da mão direita, agora segurando a espira: os dedos se fecham no sentido da corrente, e o polegar aponta o campo no centro. Corrente anti-horária, vista de quem olha a espira de frente, dá campo saindo do papel, em direção ao observador; corrente horária, campo entrando. E como o campo sai por uma face e entra pela outra, a espira tem polos: a face de onde as linhas saem é um polo norte, a face por onde entram é um polo sul. Uma espira com corrente é um pequeno ímã de barra, com as linhas de campo fechadas que saem do norte, dão a volta por fora e entram no sul, e uma bússola perto dela se orienta como perto de um ímã. Foi esse o desenho correto do item de múltipla escolha de 2013: uma espira horizontal, com a corrente circulando, desenhada em torno de um pequeno ímã de barra com o norte para cima e as linhas de um dipolo, para dizer que a espira é aquele ímã.
A espira como ímã de barra: dedos da mão direita no sentido da corrente, polegar no sentido do campo no centro; a face de onde as linhas saem é norte. À direita, as três espiras concêntricas do item do PAS/UnB de 2016: cada uma contribui com i/R no centro, e inverter uma corrente inverte o sinal da sua contribuição. Diagrama autoral.
Campo no centro da espira e faces norte e sul
B=2Rμ0i no centro de uma espira de raio R; B=2RNμ0i para N espiras juntas. Direção perpendicular ao plano da espira; sentido pela mão direita (dedos na corrente, polegar no campo). A face por onde o campo sai é norte, a face por onde entra é sul: corrente anti-horária vista de frente, você está olhando a face norte. Duas espiras concêntricas no mesmo plano somam campos no centro se as correntes circulam no mesmo sentido e subtraem se circulam em sentidos opostos.
Exemplo resolvido 3 (o tipo B de 2016). A figura da prova trazia três espiras concêntricas, de raios R, 2R e 3R, percorridas pelas correntes i, 4i e 9i. Calcule o campo no centro quando todas as correntes são anti-horárias (B1) e quando só a do meio é horária (B2), e a razão B1/B2.
Cada espira contribui com 2μ0⋅raiocorrente; em unidades de 2Rμ0i, as contribuições são Ri=1, 2R4i=2 e 3R9i=3. Com as três correntes anti-horárias, as parcelas se somam: B1=1+2+3=6 unidades. Com a corrente da espira intermediária no sentido horário, a parcela dela troca de sinal: B2=1−2+3=2 unidades. Razão B1/B2=3; o comando da prova pedia para multiplicar por 10, e a marcação era 030. Conferência: a contribuição invertida (2) é menor que a soma das outras (4), então B2 continua no sentido de B1, só que menor; e a razão 3 é maior que 1, como tem de ser quando se tira uma parcela em vez de somá-la. Quem esquece o sinal soma 1+2+3 de novo e obtém 1.
O solenoide: uniforme por dentro, ímã de barra por fora
Agora enrole o fio em muitas voltas lado a lado, formando um tubo: um solenoide (do grego sōlēn, tubo). Cada volta é uma espira, e os campos das voltas se somam. Dentro do tubo, longe das pontas, as linhas de campo correm paralelas ao eixo, igualmente espaçadas: o campo é praticamente uniforme, com o mesmo módulo e a mesma direção em todos os pontos interiores. Fora do tubo, as linhas saem por uma ponta, dão a volta e entram pela outra, como as de um ímã de barra: o solenoide tem um polo norte (a ponta por onde as linhas saem) e um polo sul, e a regra da mão direita para a espira dá qual é qual: dedos no sentido da corrente nas voltas, polegar apontando o norte.
O módulo do campo interno depende da corrente e de quantas voltas há por metro de comprimento, n=N/L:
Binterno=μ0ni=μ0LNi.
O raio do tubo não entra. O que importa é a densidade de voltas: mil voltas espalhadas em um metro produzem o mesmo campo que cem voltas em dez centímetros. Um solenoide escolar com 1 000 voltas em 20 cm (n=5000 voltas por metro) e 1,5 A produz B=4π×10−7×5000×1,5≈9,4×10−3 T, quase um centésimo de tesla, duzentas vezes o campo da Terra, com uma corrente de pilha. Nas pontas o campo cai a cerca de metade do valor interno, e fora, perto do tubo, é fraco, como o de um ímã de barra fora dos polos.
O solenoide em corte: dentro, campo uniforme ao longo do eixo, de módulo μ₀ni; fora, as linhas de um ímã de barra, saindo pela ponta norte e entrando pela sul. O raio do tubo não altera o campo interno; o número de voltas por metro, sim. Diagrama autoral.
O campo do solenoide
Dentro de um solenoide longo com n voltas por metro e corrente i, B=μ0ni: uniforme, paralelo ao eixo, independente do raio. Fora, o campo é o de um ímã de barra, com o polo norte na ponta por onde as linhas saem (polegar da mão direita, com os dedos no sentido da corrente). É o campo uniforme em que se estudam as forças sobre cargas e fios, e é a bobina de toda máquina elétrica.
Onde há um solenoide
A bobina do alto-falante (uma centena de voltas de fio fino coladas ao cone, dentro do campo de um ímã), o solenoide da válvula da máquina de lavar (uma bobina que puxa um êmbolo e abre a água quando a corrente passa), o motor de arranque do carro (um solenoide empurra o pinhão para a engrenagem do motor e fecha o contato de centenas de ampères), a trava do portão eletrônico e a bobina de ignição são o mesmo objeto: um tubo de fio que vira ímã quando a corrente passa e deixa de ser quando ela para.
Núcleo de ferro: o eletroímã e por que ele desliga
Um solenoide de 1 000 voltas com 1,5 A dá um centésimo de tesla. Para erguer um carro no ferro-velho é preciso mais, e o caminho é pôr ferro dentro do tubo. O ferro é ferromagnético: os seus domínios (as regiões já imantadas que a página de campo magnético descreveu) se alinham com o campo do solenoide e somam a ele o seu próprio campo, que é muito maior. O resultado é um eletroímã: o campo dentro do núcleo fica centenas ou milhares de vezes maior que o do solenoide vazio, até o limite em que todos os domínios já estão alinhados (a saturação, perto de 1,5 a 2 T para o ferro). Na linguagem da permeabilidade, o μ0 da fórmula é substituído por μ=μrμ0, com μr da ordem de centenas a milhares para o ferro doce; o item do relé de 2011 deu μr=1600.
A segunda propriedade é a que torna o eletroímã útil: desligada a corrente, o campo praticamente desaparece. O ferro doce guarda pouca imantação, os domínios se desorganizam e o núcleo solta o que segurava. Um ímã permanente não tem botão de desligar; um eletroímã tem. Por isso o guindaste de sucata usa eletroímã e não ímã de neodímio: ele agarra o carro quando o operador liga e solta quando desliga. E por isso a corrente controla todo o resto.
A campainha. O circuito de uma campainha elétrica tem uma bateria, uma chave, uma bobina com núcleo de ferro, uma chapa metálica flexível com uma barra de ferro e um martelo na ponta, e um parafuso de contato encostado na chapa. Com a chave ligada, a corrente passa pela bobina e magnetiza o núcleo; o núcleo atrai a barra de ferro; a barra bate o martelo no gongo e, ao se mover, afasta a chapa do parafuso, abrindo o circuito; sem corrente, o núcleo perde o campo e solta a barra; a chapa retorna ao parafuso, o contato se refaz, a corrente volta a circular e tudo se repete, dezenas de vezes a cada segundo. “O campo magnético no núcleo de ferro fará que a corrente elétrica no circuito seja interrompida temporariamente” foi o item de 2012, com a figura da campainha, e está certo: a interrupção é o mecanismo. E a corrente, nesse circuito, não é constante no tempo, mesmo com a chave sempre ligada: liga e desliga no ritmo do martelo (o item vizinho afirmava o contrário e era errado).
O relé. Um relé é um interruptor comandado por eletroímã: uma bobina pequena, com corrente pequena, magnetiza um núcleo que atrai uma peça de ferro presa a molas (a armadura); a armadura fecha ou abre um contato de outro circuito, que pode levar uma corrente muito maior. É assim que o botão do painel liga o motor de arranque, que o termostato liga o compressor da geladeira, que um sinal fraco de um sensor liga uma bomba. Entre o núcleo e a armadura há um pequeno entreferro, uma camada de ar que o campo precisa atravessar, e é ela que decide quanta corrente a bobina precisa, como a próxima seção calcula.
O alto-falante. A bobina do alto-falante é um solenoide curto preso ao cone, mergulhado no campo de um ímã permanente. A corrente alternada do amplificador, com a frequência do som, cria na bobina um campo que oscila ao longo do eixo da bobina; a bobina vira um pequeno ímã que ora é atraído, ora repelido pelo ímã fixo, e o cone vibra. O item de 2008 mostrava a bobina (figura I) e perguntava sobre o campo dela ao longo de um segmento AB desenhado no eixo da bobina: o campo de um solenoide no seu eixo é paralelo ao eixo, não perpendicular, e o item, que afirmava “perpendicular a essa linha”, era errado. A força sobre a bobina (o item seguinte do mesmo bloco) é assunto da página de força magnética.
Eletroímã e relé. O núcleo de ferro multiplica o campo do solenoide e o perde quando a corrente cessa: o guindaste solta a sucata. No relé, o fluxo criado pela bobina percorre o núcleo, atravessa dois entreferros de ar e volta pela armadura; a corrente necessária para um campo dado é calculada na seção seguinte, com os dados do item do PAS/UnB de 2011. Diagrama autoral.
Eletroímã
Solenoide com núcleo ferromagnético: o campo interno é multiplicado pelo alinhamento dos domínios do ferro (μr de centenas a milhares, até a saturação) e praticamente desaparece quando a corrente é desligada, porque o ferro doce guarda pouca imantação. É o ímã controlável: guindaste de sucata, campainha, relé, trava elétrica, válvula solenoide, e o núcleo de motores, geradores e transformadores.
Quando a banca traz a fórmula: o circuito magnético do relé (2011)
Em 2011 a banca foi além de qualquer livro escolar e apresentou, num texto-base, a analogia entre circuitos magnéticos e circuitos elétricos, para usá-la num item de resposta numérica sobre um relé. O texto-base trazia cada definição necessária; a lição desta seção é ler uma definição nova e pô-la para trabalhar. A página de campo magnético tratou os itens conceituais desse bloco (permeabilidade, relutância, associação de peças); esta seção faz a conta.
A analogia é esta. Num circuito elétrico, uma fonte de tensão V empurra a corrente i através de uma resistência R: V=Ri. Num circuito magnético, uma bobina de N espiras com corrente i é a “fonte”: a força magnetomotrizFm=Ni, medida em ampère-espira, empurra o fluxo magnéticoϕ=BS (campo vezes área da seção) através da relutânciaRm do caminho: Ni=Rmϕ. A relutância de um trecho de comprimento l, seção S e permeabilidade μ é Rm=μSl, o mesmo formato da resistência R=ρl/S, com a permeabilidade no lugar da condutividade (não da resistividade: μ está no denominador). Trechos em sequência no caminho do fluxo somam relutâncias, como resistores em série. O ferro, com μ milhares de vezes maior que o ar, é o “fio” do circuito magnético, e um entreferro de ar de um milímetro vale, em relutância, mais que metros de ferro.
Exemplo resolvido 4 (o relé da prova de 2011). O texto-base dizia: a bobina tem N=500 espiras, o núcleo tem comprimento l1=30 cm, a armadura tem l2=10 cm, cada entreferro mede g=1,5 mm e o ferro tem μm=1600μ0, com μ0=4π×10−7 T·m/A; o fluxo atravessa o entreferro com a mesma seção do ferro. O item pedia a corrente, em ampères, para que a indução no entreferro seja de 1 T, com π=3,14, multiplicada por 10.
Como a seção S é a mesma em todo o caminho, o fluxo ϕ=BS é o mesmo em toda parte, e a soma Ni=Rmϕ fica, trecho a trecho:
A seção cancela, e o que sobra é o comprimento de ferro “dividido por 1 600” mais o comprimento total de ar (dois entreferros: o fluxo cruza do núcleo para a armadura e volta). Em metros: l1+l2=0,40 m, 16000,40=2,5×10−4 m; 2g=3,0×10−3 m. Soma: 3,25×10−3 m. Então
Ni=4×3,14×10−71×3,25×10−3=1,256×10−63,25×10−3≈2588 A⋅espira,i=5002588≈5,18 A.
Escala do comando: 5,18×10=51,8; desprezada a parte fracionária, 051, o gabarito oficial. Conferência: 40 cm de ferro “valem” 0,25 mm de ar, enquanto os dois entreferros valem 3 mm; o ar domina com folga (92 % da relutância), e a conta feita só com os entreferros daria i=3×10−3/(1,256×10−6×500)=4,8 A, perto dos 5,2 A. Quem esquece o segundo entreferro obtém 2,8 A (027); quem usa 1,5 mm sem converter para metro obtém um número absurdo. A ordem de grandeza (alguns ampères para 1 T num entreferro de milímetros, com 500 espiras) é a de um relé industrial real.
A fórmula nova vem com a definição, e a unidade vem com a fórmula
Quando a banca dá uma expressão que você nunca viu, ela também dá a definição de cada símbolo, e o item testa se você lê, não se você sabia. No relé, os pontos em que se perde o item são: contar um entreferro em vez de dois; somar comprimentos em centímetros com entreferros em milímetros sem passar tudo para metro; usar μm como se fosse 1600 em vez de 1600μ0; e esquecer a escala do comando (“multiplique por 10”) ou aplicá-la antes de truncar.
Ler figuras e gráficos: círculos com setas, pontos, cruzes e curvas
Metade dos itens deste assunto se decide numa figura. Os moldes são poucos e convém conhecê-los antes da prova.
Linhas em torno de um fio (2015, tipo C). O texto dizia que uma corrente i num condutor retilíneo longo gera um campo B a distância d do condutor, e pedia a opção que apresentasse corretamente uma característica do vetor (módulo, direção e sentido). A opção A dava ∣B∣=2πdμi2, com a corrente ao quadrado: errada, a dependência é linear. A opção D era um gráfico de ∣B∣decrescendo em linha reta com i: errada, o campo cresce com a corrente. As opções B e C eram desenhos de um fio vertical com circunferências em torno dele, todas circulando no mesmo sentido (anti-horário, vistas de cima); em B a corrente descia e em C a corrente subia. Polegar para cima, dedos anti-horários: só C obedece à mão direita. Gabarito C. O desenho correto é a frase do conceito desenhada: circunferências concêntricas, no plano perpendicular ao fio, com o sentido da mão direita.
Linhas em torno dos dois fios de um circuito (2020, tipo C). O enunciado lembrava a lei de Ampère (“conexão entre corrente elétrica (independente do tempo) e campo magnético”; “linhas de força são curvas fechadas entorno do condutor”) e mostrava quatro figuras da mesma montagem: uma bateria de 20 V ligada a um resistor R por dois fios verticais que atravessam um plano e se unem por um arco acima dele, com circunferências desenhadas em torno de cada fio no plano. As opções diferiam no sentido das setas nas circunferências. A corrente sobe por um fio (o ligado ao polo positivo), passa pelo arco e desce pelo outro: pela mão direita, as circunferências em torno dos dois fios circulam em sentidos opostos (anti-horário em torno do fio que sobe, horário em torno do que desce, vistas de cima), e, na região entre os fios, os dois campos apontam no mesmo sentido. Só a opção C mostrava essa combinação. Repare na frase “corrente elétrica (independente do tempo)”: uma corrente que não varia produz campo magnético normalmente, e é isso que a lei de Ampère afirma; a lei de Faraday, da página de indução, trata de outra coisa, a variação de fluxo, e a banca já tentou cruzar as duas em 2025.
O gráfico de B contra d e o de B contra i.B∝1/d é uma hipérbole: cai depressa perto do fio e devagar longe, nunca chega a zero, e o produto B×d é constante em todos os pontos (teste rápido para reconhecer a curva: pegue dois pontos e multiplique). B∝i a distância fixa é uma reta que passa pela origem: sem corrente, sem campo. Opção com reta decrescente, reta que não passa pela origem, ou curva que cai “com o quadrado” (muito mais depressa: a 2 cm um quarto, não metade) está errada.
Pontos e cruzes. Numa figura com ⊙ e ⊗, decida primeiro o que eles representam: a corrente num fio em corte (como nas figuras de dois fios e no corte do solenoide) ou o campo numa região (como no item do alto-falante de 2008, em que os fios da bobina apareciam em corte como ⊙ na parte de cima e ⊗ na de baixo). Depois aplique a mão direita no sentido certo: corrente saindo, campo anti-horário; corrente entrando, campo horário.
Como a banca pergunta
O assunto rendeu, nas 18 provas da 3.ª etapa de 2008 a 2025, nove itens, em nove provas diferentes, quase um a cada dois anos, nos três formatos: quatro de certo/errado, dois de resposta numérica e três de múltipla escolha (mais o item 51 de 2012, vizinho da campainha, que esta página também usa). Os moldes:
Oersted e a bússola (2023, item 106; 2022, item 84). O de 2023 põe uma bússola sobre um fio com corrente para o norte e afirma o desvio horário: certo, pela mão direita (campo para o leste acima do fio). O de 2022 conta a história de Oersted corretamente e planta o erro na oração final, “o desvio da agulha era ainda maior quanto mais afastada do fio”: errado, o campo cai com 1/d. O molde da banca recente é esse: narrativa correta, inversão escondida no fim; julgue a frase inteira.
O campo do fio em figura e fórmula (2015, item 98; 2020, item 113; 2013, item 112). Múltipla escolha com desenhos: circunferências concêntricas, mão direita, sentidos opostos nos dois fios de um circuito, espira equivalente a ímã de barra. Nenhuma conta; tudo leitura de figura.
As espiras concêntricas (2016, item 116, resposta numérica).B∝i/R no centro, somar com sinal, aplicar a escala do comando: 030. É o único tipo B de “corrente gera campo” sem texto-base técnico.
O eletroímã em funcionamento (2012, itens 50 e 51; 2008, item 59). A campainha, com o núcleo que interrompe a corrente (certo) e, no item vizinho, a corrente que por isso não é constante no tempo (errado), e a bobina do alto-falante, cujo campo no eixo é paralelo ao eixo e não perpendicular (errado). Os dois dependem de figura e de saber o que um solenoide faz.
O circuito magnético (2011, item 68, resposta numérica). Texto-base com força magnetomotriz, relutância e entreferro; a conta da seção anterior, com dois entreferros e unidades em metro: 051.
O padrão é nítido. A banca cobra a dependência com a distância (1/d, não 1/d2), a forma circular das linhas e o sentido pela mão direita (em figuras com fios subindo e descendo), a espira como ímã e o eletroímã como dispositivo, e, nos tipos B, a soma com sinal e a leitura de uma fórmula dada. A lei de Ampère aparece pelo nome em 2020 e, em 2025, como contraste com Faraday: corrente constante gera campo, variação de fluxo gera corrente.
Os erros que mais custam item
Dez confusões e a correção de cada uma
“O campo do fio cai com o quadrado da distância.” Cai com a primeira potência: dobrou d, metade (2022/84 derrubou quem não sabia nem a direção da variação).
“O campo aponta para o fio” (ou para longe dele). Ele circula: tangente a circunferências concêntricas ao fio. Setas radiais são campo elétrico, não magnético.
“O campo cresce com i2.” Cresce linearmente com i (2015/98, opção A). Dobrou a corrente, dobrou o campo.
“Mão esquerda”, ou polegar no sentido dos elétrons. Mão direita, polegar no sentido da corrente convencional. Usar o sentido dos elétrons inverte todas as respostas.
“A bússola desvia para o mesmo lado dos dois lados do fio.” Acima e abaixo do fio o campo tem sentidos opostos; com corrente rumo ao norte, uma bússola por cima do fio roda no sentido horário e uma por baixo, no anti-horário (2023/106).
“Os dois fios de um circuito têm campos circulando no mesmo sentido.” A corrente vai por um e volta pelo outro: circulações opostas, campos somados entre os fios (2020/113).
“O ponto de campo nulo entre dois fios fica no meio.” Só com correntes iguais; com correntes diferentes fica mais perto do fio mais fraco, e com correntes opostas fica fora dos fios.
“Inverter uma espira concêntrica não muda o campo no centro.” Inverte o sinal da contribuição dela: 1−2+3, não 1+2+3 (2016/116).
“O campo do solenoide depende do raio.” Depende de n=N/L e de i; o raio não entra. E no eixo da bobina o campo é paralelo ao eixo (2008/59), não perpendicular.
“Correntes paralelas de mesmo sentido se repelem” e “o eletroímã continua ímã sem corrente”. Mesmo sentido, atração; e o ferro doce perde a imantação ao desligar: é por isso que o guindaste solta a sucata e a campainha interrompe a própria corrente (2012/50).
O essencial em meia página
Oersted (1820): corrente gera campo magnético. A bússola perto do fio desvia; inverter a corrente ou trocar de lado inverte o desvio; afastar diminui o desvio.
Fio retilíneo longo: B=2πdμ0i=2×10−7di (ar/vácuo), com μ0=4π×10−7 T·m/A. Proporcional a i, inverso de d (não de d2). Linhas: circunferências concêntricas no plano perpendicular ao fio; B tangente.
Mão direita: polegar na corrente, dedos no campo. Corte: ⊙ (sai) → anti-horário; ⊗ (entra) → horário. À direita de um fio com corrente para cima o campo entra no papel; à esquerda, sai.
Escala: 8 A a 5 cm → 3,2×10−5 T (dois terços da Terra); a 50 cm, dez vezes menos. Campos de centésimos de tesla exigem bobinas.
Dois fios: somar vetores com sinal na reta que os une. Mesmo sentido: campos opostos entre os fios (nulo mais perto do fio mais fraco), somados fora. Sentidos opostos: somados entre, opostos fora (nulo fora, além do mais fraco). Ponto nulo: i1/d1=i2/d2.
Fios paralelos: mesmo sentido se atraem, opostos se repelem; 1 A, 1 A, 1 m → 2×10−7 N/m (a antiga definição do ampère). A conta da força é da página de força magnética.
Espira: Bcentro=2Rμ0i; N espiras, N vezes. Dedos na corrente, polegar no campo. Face de onde o campo sai = norte; é um ímã de barra. Espiras concêntricas: somar i/R com sinal (2016: 1+2+3=6; 1−2+3=2; razão 3).
Solenoide: B=μ0ni, n=N/L; uniforme e paralelo ao eixo por dentro; ímã de barra por fora; independe do raio. 5 000 voltas/m e 1,5 A → 9,4×10−3 T.
Eletroímã: núcleo de ferro multiplica o campo (μr de centenas a milhares, até a saturação) e o perde ao desligar. Guindaste, campainha (o núcleo interrompe a própria corrente; a corrente não é constante), relé (bobina fraca comanda contato forte), alto-falante (campo da bobina paralelo ao eixo).
Circuito magnético (2011): Ni=Rmϕ, Rm=l/(μS), relutâncias em sequência somam; entreferro de ar domina. Relé: Ni=μ0B(μrlferro+2g) → 5,18 A → 051.
Figuras e gráficos: B×d é hipérbole (produto constante); B×i é reta pela origem; circunferências com sentido da mão direita; dois fios de um circuito, circulações opostas.
Fora daqui: força sobre cargas e fios e o motor (força magnética); Faraday e Lenz (indução eletromagnética); geradores e transformadores (motores e transformadores); ímãs, Terra e materiais (campo magnético); Oersted, Ampère e Faraday na história (história da eletricidade).
Exercícios temporariamente indisponíveis
Não foi possível consultar o banco de questões. O conteúdo da aula continua disponível.
Flashcards temporariamente indisponíveis
Não foi possível consultar os cartões de revisão.
Experimentando: Experimento de Oersted I / Oersted's Experiment I
Laboratório de Demonstrações - UFPA · 1:10
Demonstração. Um minuto filmado no Laboratório de Demonstrações da UFPA: um fio sobre uma bússola, a corrente é ligada e a agulha gira; a descrição do canal diz que o vídeo dá suporte ao experimento “Experimento de Oersted” do laboratório (labdemon.ufpa.br). É a seção “A experiência de Oersted: o que a agulha mostrou” ao vivo: veja o desvio e confira com a mão direita o lado para que a agulha gira.
Campo magnético - Fio retilíneo e longo - Eletromagnetismo - Aula 5 - Prof. Marcelo Boaro
Professor Boaro · 27:07
Aprofundamento no fio retilíneo. Vinte e sete minutos em que, segundo a descrição do autor, ele “discute a experiência de Oersted de 1820 e apresenta a regra da mão direita, regra esta que permite determinar as linhas de campo magnético em torno de fios retilíneos e longos”, além da “fórmula para cálculo do campo”. Cobre as seções “O campo de um fio retilíneo” e “A regra da mão direita e a convenção de ponto e cruz”; assista antes de julgar as figuras do item de 2015.
Campo magnético - Solenoide - Eletromagnetismo - Aula 7 - Prof. Marcelo Boaro
Professor Boaro · 20:59
Aprofundamento no solenoide. A descrição do autor diz que o vídeo discute “em detalhes o campo magnético gerado no interior de um solenoide graças à passagem de corrente elétrica”; é a seção “O solenoide: uniforme por dentro, ímã de barra por fora”, com a fórmula B = μ₀ni e a localização dos polos pela mão direita. A aula 6 da mesma série trata da espira circular (seção anterior desta página).
Como fazer um eletroímã? Como funciona?
Mundo da Elétrica · 4:02
Aplicação. Quatro minutos de bancada: a descrição do canal diz que a experiência “energiza uma bobina com núcleo de ferro e mostra o efeito final” e lista as aplicações (“fechaduras elétricas, os solenóides, relés, geradores, motores, bobinas”). É a seção “Núcleo de ferro: o eletroímã e por que ele desliga” com as mãos: repare que o eletroímã solta o que segurava quando a corrente é cortada.
Resolução de questões de campo magnético
Professor Diego Fisica · 11:27
Resolução. Onze minutos de “questões resolvidas de campo magnético gerado por fio retilíneo, espira e bobina”, nas palavras da descrição: as mesmas três fontes desta página, no formato de prova. Use depois dos exemplos resolvidos e antes dos itens de 2016 (espiras concêntricas) e de 2011 (relé) na aba de exercícios.
A limalha mostra a forma do campo de um fio com corrente: circunferências concêntricas ao redor do fio, com campo mais intenso nas proximidades dele.A experiência de Oersted vista de cima. Com corrente para o norte, uma bússola sobre o fio desvia para o leste (giro horário); inverter a corrente, ou passar a bússola para baixo do fio, inverte o desvio. Os quatro casos são a regra da mão direita em ação, e o segundo é o item do PAS/UnB de 2023. Diagrama autoral.Regra da mão direita para o fio: polegar no sentido da corrente, dedos no sentido do campo. No corte, corrente saindo do papel (ponto) circula o campo no sentido anti-horário; entrando (cruz), no sentido horário. As linhas mais próximas são desenhadas mais densas porque o campo é maior perto do fio. Diagrama autoral.Campo de um fio com 8 A em função da distância: uma hipérbole, com o produto B × d constante (dobrou d, caiu B à metade). A 3,2 cm do fio o campo iguala o da Terra; a 1 m vale 1,6 µT. À direita, a distância fixa, B cresce em linha reta com a corrente. Os dois gráficos são o que a banca desenha ou descreve em opções de múltipla escolha. Diagrama autoral.Superposição dos campos de dois fios paralelos, em corte. Correntes de mesmo sentido: campos opostos entre os fios (há um ponto de campo nulo, mais perto do fio mais fraco) e somados fora. Correntes opostas: campos somados entre os fios e opostos fora, com o nulo do lado de fora. Diagrama autoral.A espira como ímã de barra: dedos da mão direita no sentido da corrente, polegar no sentido do campo no centro; a face de onde as linhas saem é norte. À direita, as três espiras concêntricas do item do PAS/UnB de 2016: cada uma contribui com i/R no centro, e inverter uma corrente inverte o sinal da sua contribuição. Diagrama autoral.O solenoide em corte: dentro, campo uniforme ao longo do eixo, de módulo μ₀ni; fora, as linhas de um ímã de barra, saindo pela ponta norte e entrando pela sul. O raio do tubo não altera o campo interno; o número de voltas por metro, sim. Diagrama autoral.Eletroímã e relé. O núcleo de ferro multiplica o campo do solenoide e o perde quando a corrente cessa: o guindaste solta a sucata. No relé, o fluxo criado pela bobina percorre o núcleo, atravessa dois entreferros de ar e volta pela armadura; a corrente necessária para um campo dado é calculada na seção seguinte, com os dados do item do PAS/UnB de 2011. Diagrama autoral.O eletroímã mais simples: prego, fio e pilha. Com corrente, o ferro multiplica o campo da bobina e segura os clipes; sem corrente, solta tudo.Um ímã com botão de desligar: o eletroímã do guindaste ergue toneladas de ferro enquanto a corrente passa e solta tudo quando o operador a corta.A experiência de Oersted numa mesa: ligou a pilha, a agulha girou e ficou atravessada em relação ao fio. Inverter a pilha, ou passar a bússola para o outro lado do fio, inverte o giro.Dentro do solenoide o campo é uniforme e paralelo ao eixo, e a bússola interna aponta ao longo dele; por fora, a limalha desenha o padrão de um ímã de barra.A campainha do item de 2012: a corrente magnetiza o núcleo, o núcleo puxa a lâmina, o martelo bate no gongo e o contato se abre; sem corrente, tudo volta, e o ciclo recomeça dezenas de vezes por segundo.Um relé por dentro: a bobina magnetiza o núcleo, o núcleo atrai a armadura através do entreferro, e a armadura fecha um contato. O entreferro de ar decide a corrente necessária, como no item do PAS/UnB de 2011.A bobina do alto-falante é um solenoide curto preso ao cone: a corrente alternada cria nela um campo ao longo do eixo, que ora é atraído, ora repelido pelo ímã fixo, e o cone vibra. O item de 2008 perguntava a direção desse campo no eixo.
Rota PAS 3
Magnetismo e eletromagnetismo: do ímã à ressonância magnética · PAS 3
Fontes desta página
Os materiais abaixo contribuíram para a explicação e os exemplos deste assunto.
Rota PAS 3 — Magnetismo e eletromagnetismo: do ímã à ressonância magnética · Oersted e Ampère: um fio com corrente também é um ímã (conceito: B = μ₀i/2πd, circunferências concêntricas, regra da mão direita, espira, solenoide e eletroímã; exemplo-guia do fio de 10 A a 10 cm e das três espiras de 2016; itens 2016/116, 2015/98, 2020/113, 2023/106 e 2012/50; armadilha 'primeira potência, não quadrado'); A força sobre um fio com corrente (só a frase sobre fios paralelos: mesmo sentido se atraem); Antes de começar (ideia 4, a convenção de ponto e X); Como a banca cobra (histórico 'Corrente gera campo: Oersted e Ampère', nove itens, e o item 2022/84); Banco de treino (T4, T8)
Recorte por assunto: desta seção a página toma o campo criado por correntes (fio, dois fios, espira, solenoide, eletroímã). A força sobre cargas e fios, a indução de Faraday e Lenz, as máquinas e a ressonância magnética ficam em outras páginas do bloco; ímãs, campo da Terra e materiais estão em campo-magnetico. A página acrescenta, ausentes do capítulo, a superposição de dois fios com o ponto de campo nulo, a fórmula do centro da espira e do interior do solenoide, as faces norte e sul da espira, o circuito magnético do relé de 2011 com a conta completa e a leitura dos gráficos B × d e B × i.
Cadernos e gabaritos oficiais do PAS/UnB (Cebraspe) · PAS 3 2023 (item 106, p. 13 do PDF, figura do fio vertical com a seta I para o Norte geográfico); 2020 Parte 2 (item 113, p. 12, quatro figuras da bateria de 20 V com resistor R e dois fios atravessando um plano); 2016 (item 116, caderno Fantasia p. 19, figura II das três espiras concêntricas); 2015 (item 98, caderno Salgado p. 15, opções com fórmula, dois desenhos de linhas e um gráfico); 2013 (item 112, caderno Próton p. 15, quatro figuras); 2012 (itens 50 e 51, caderno Fraternidade p. 9, figura da campainha); 2011 (item 68, caderno Metropolitan p. 15, texto-base e figura do relé); 2008 (item 59, p. 8, figuras I e II do alto-falante); 2022 (item 84, reuso por GUID da página historia-da-eletricidade)
Itens reproduzidos verbatim dos cadernos em texto e conferidos na imagem dos PDFs em utils/material/PAS/provas/ rasterizados a 130 dpi, figuras a 300–1200 dpi; gabaritos conferidos nos arquivos GAB (2023: 106 C; 2020: 113 C; 2016: 116 = 030; 2015: 98 C; 2013: 112 C; 2012: 50 C, 51 E; 2011: 68 = 051; 2008: 59 E) e em utils/material/PAS/pesquisa/classificacao-pas3/AAAA.json. As figuras impressas foram descritas em texto neutro, nomeando rótulos e sentidos.