Campo magnético em um solenoide

Figura 1 - Solenoide.

Denomina-se solenoide (do grego solen = tubo) ou bobina longa um fio condutor enrolado segundo espiras iguais, uma ao lado da outra, igualmente espaçadas.

Se as espiras são bastante próximas, podemos considerar cada espira como um condutor circular. Para determinar as linhas de força do campo criado pelo solenoide, atravessamos o solenoide por um cartão e colocamos limalha de ferro. Como o campo resultante é a soma dos campos produzidos pelas espiras, obtemos a disposição indicada na figura 2, a seguir:

Figura 2 - Campo magnético em um solenoide.

O sentido das linhas de força pode ser dado pela regra da mão direita. No centro do solenoide as linhas de força são retas paralelas e, portanto, o campo magnético é uniforme. Por fora do solenoide, as linhas de força se curvam, para se fechar.

Em resumo, no interior do solenoide, o campo é praticamente uniforme e tem a direção de seu eixo geométrico; externamente, o campo é praticamente nulo.

As extremidades do solenoide denominam-se polos: norte, de onde saem as linhas de indução; sul, por onde entram. Isso é, na verdade, uma analogia com o campo magnético produzido por um ímã, pois, num ímã, as linhas de força também saem do polo norte e entram no polo sul. Na prática, é indiferente produzir-se um campo magnético por um ímã ou por um solenóide.

Figura 3 - campo magnético produzido num ímã (esq.) e num solenoide (dir.).

Em resumo, no interior do solenoide o vetor indução magnética B tem as seguintes características:

Direção: do eixo geométrico do solenoide;

Sentido: determinado pela regra da mão direita;

Intensidade: pode ser obtida aplicando-se a Lei de Ampère e calculando-se a circulação do vetor B. Fazendo esse cálculo, obtêm-se as fórmulas (quaisquer delas servem para o cálculo de  B):

em que a letra grega "mi" é a permeabilidade magnética no vácuo, L é o comprimento do solenoide, N é o número de espiras existentes, n = N/L é a densidade linear de espiras e I é o valor da corrente no solenoide. 

Figura 4 - figura utilizada para ajudar a calcular o módulo de B no interior do solenoide.

Cálculo do campo magnético no solenoide online

No link

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html

você pode calcular o campo magnético de um solenoide fornecendo L, N e I.

- No vídeo abaixo, você pode ver o modelo de uma experiência sobre campos magnéticos em solenoides. Veja que a bússola gira quando estabelece-se corrente.

Simulação digital

No link

http://www.fisicanimada.net.br/?q=magnetismo/compo_mag_de_solenoide

você tem acesso a uma animação sobre campo magnético em um solenoide.

Fontes

- Ramalho Junior, Francisco; Ferraro, Nicolau Gilberto; Soares, Paulo Antônio de Toledo. Os fundamentos da física. 9ª edição. São Paulo, Moderna, 2007.

- Site http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html, acessado em 17 de novembro de 2012.

- Site http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo_corrente/cap14_04/, acessado em 17 de novembro de 2012.

- Site http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/campo-magnetico-no-interior-um-solenoide.htm, acessado em 17 de novembro de 2012.