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Solenoide: o que é? Qual a importância?

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Neste artigo nós iremos abordar o solenoide ou bobina longa, como também pode ser chamado, é um fio condutor dobrado em forma de hélice ou pode ser definido como um conjunto de espiras de mesmo eixo espaçadas uniformemente, como uma espécie de mola sem curvas em relação ao próprio eixo.

O que são os solenoides?

Um solenoide é uma bobina helicoidal reproduzida por espiras circulares muito próximas. Sobre as análises a seguir, considera-se que o comprimento do solenoide é muito maior que o seu diâmetro.

O campo magnético dos solenoides é a soma vetorial dos campos produzidos pelas espiras. No caso de pontos muito próximos de uma espira, o fio se comporta magneticamente quase como um fio retilíneo, e as linhas de B são quase círculos concêntricos.

O campo magnético tende a se cancelar entre espiras adjacentes. Em pontos no interior dos solenoides e razoavelmente separados do fio, B é aproximadamente paralelo ao eixo central do solenoide. No caso limite de um solenoide ideal, que é infinitamente longo e formado por espiras muito juntas, o campo no interior dos solenoides é uniforme e paralelo ao eixo central. Também em um solenoide perfeito, o campo magnético do lado de fora é igual a zero.

Exemplificando os solenoides

Vamos pegar o campo externo como sendo zero é uma excelente aproximação para um solenoide real se o comprimento do mesmo for muito maior que o diâmetro, e se forem considerados pontos que não estão próximos das extremidades deste dispositivo. O sentido do campo magnético no interior dele é dado pela regra da mão direita que será representada a seguir.

Colocando uma determinada corrente elétrica neste fio condutor ele irá criar um campo magnético em volta e no interior do solenoide. O campo magnético no seu interior é uniforme e as linhas do campo são paralelas ao seu eixo.

O campo dos solenoides é bem parecido com o campo de um imã em forma de barra, onde a extremidade por onde saem as linhas de campo é o polo norte, e a extremidade por onde entram as linhas de campo é o polo sul.

No interior dos solenoides temos um campo uniforme, cuja intensidade é dada pela seguinte fórmula:

Onde N é o número de espiras. O número de espiras por unidade de comprimento é dado pelo quociente N/L, se falarmos que n = N/L, temos que: B = m0ni.

Para sabermos o sentido do campo magnético destes dispositivos, utiliza-se a regra da mão direita, onde o polegar fica sobre a corrente elétrica e os dedos mostram o sentido do campo.

O enrolamento de um fio sobre um tubo de caneta, por exemplo, é um solenoide. Identificamos a forma do dispositivo a partir da reunião das configurações das linhas de campo magnético criadas por cada uma das espiras.

Embora essa equação tenha sido feita para um solenoide ideal, esta constitui uma boa proximidade para solenoides reais se for aplicada apenas a pontos internos bem distantes das extremidades do solenoide. Esta equação está de acordo com as observações experimentais de que o módulo B do campo magnético no interior de um solenoide não depende do diâmetro nem do comprimento do solenoide e de que B é uniforme ao longo da seção reta do solenoide.

Os solenoides constituem, portanto, uma maneira prática de criar um campo magnético uniforme de valor conhecido para realizar experimentos, assim como um capacitor de placas paralelas constituem uma maneira prática de criar um campo elétrico uniforme de valor conhecido.


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