Explorando o poder do campo magnético

23 de junho de 2024 Luciano Bertene

O conceito de campo magnético fascinou cientistas e pensadores durante séculos devido ao seu efeito invisível, mas fascinante, no mundo que nos rodeia. Um campo magnético é uma área no espaço onde uma força magnética pode ser sentida. É criado por objetos magnéticos ou correntes elétricas. Este fenómeno notável desempenha um papel fundamental em vários aspectos das nossas vidas, desde a funcionalidade de coisas quotidianas, como ímanes e bússolas, até sistemas complexos, como geradores e máquinas de ressonância magnética. A compreensão da natureza e do comportamento dos campos magnéticos abre oportunidades para avanços tecnológicos, descobertas científicas e uma compreensão mais profunda das forças subjacentes que moldam o nosso universo. Neste artigo, exploraremos o fascinante reino dos campos magnéticos e examinaremos suas propriedades, interações e as incríveis aplicações que eles permitem.

No post anterior, entendemos que um ímã afeta o meio circundante. A área ao redor de um ímã na qual a orientação do ímã pode ser percebida é o campo magnético. A existência de tal campo magnético pode ser transmitida usando uma agulha de bússola, pedaços de ferro ou metal, ou movendo outro ímã próximo a um ímã.

Linhas magnéticas de força

O campo magnético é cercado por linhas fictícias chamadas linhas de força magnética. Observe que essas linhas não têm existência física. Eles são puramente fictícios e foram introduzidos por Michael Faraday para promover a visualização da distribuição de tais linhas de força.

Ímã e suas propriedades

Direção do campo

A direção do campo magnético pode ser determinada através de um pequeno experimento. Colocamos um ímã permanente sobre a mesa e cobrimos com papelão. Polvilhe limalhas de aço ou ferro uniformemente sobre o papelão. O leve ruído do papelão faz com que os chips se alinhem em um padrão muito específico, como mostra a Fig.

A forma deste design replica o campo magnético presente em torno de um ímã.

Força eletromotriz e diferença de potencial

Uma linha de energia pode ser delineada da seguinte forma:

Imagine o Pólo Norte isolado movendo-se livremente num grande campo. O caminho ao longo do qual ele se move é chamado de linha de força. Sua forma é mostrada na figura e a direção é contínua do Pólo Norte ao Pólo Sul.

A direção das linhas de força pode ser entendida usando uma pequena agulha de bússola. Quando o ímã é colocado com as agulhas da bússola, as setas podem indicar as posições conforme mostrado na Fig. A tangente desenhada em cada ponto da curva pontilhada indica a direção da força resultante. Os Pólos Norte apontam para a linha pontilhada, do Pólo Norte ao Pólo Sul.

As linhas de força para um ímã e um ímã em forma de U são mostradas na figura.

A atração entre os pólos diferentes e a repulsão entre os pólos semelhantes de dois ímãs pode ser compreendida observando-se a direção das linhas de força magnéticas. Isto é mostrado na figura.

Leis do magnetismo

Propriedades das linhas de força

Embora as linhas de força sejam apenas fictícias, vários efeitos magnéticos podem ser facilmente explicados com a ajuda delas. Vejamos as diferentes propriedades dessas linhas de força.

As linhas de força começam continuamente no pólo norte e terminam no pólo sul fora do ímã.
Cada linha forma um circuito fechado, conforme mostrado na figura. As linhas de força nunca se encontram.
As linhas de força se comportam como elásticos esticados e tentam constantemente atingir seu comprimento.
As linhas de força paralelas entre si e que se movem na mesma direção se repelem.
As linhas magnéticas de força agem continuamente como um caminho que oferece menor resistência.

Tipos de campos magnéticos

Existem diferentes tipos de campos magnéticos que vêm de fontes diferentes e possuem propriedades diferentes. Compreender os diferentes tipos de campos magnéticos é crucial para compreender o seu comportamento e aplicações. Aqui estão três tipos principais de campos magnéticos:

Campos magnéticos permanentes: Os campos magnéticos permanentes são criados por ímãs permanentes com uma propriedade magnética inerente. Esses campos existem continuamente sem a necessidade de uma fonte externa de energia. Os campos magnéticos infinitos são geralmente uniformes e estacionários, o que significa que a sua força e direção permanecem constantes. Eles são frequentemente encontrados em itens de uso diário, como ímãs de geladeira, bússolas e brinquedos magnéticos.
Campos electromagnéticos: Os campos eletromagnéticos são gerados por correntes elétricas. Sempre que cargas elétricas fluem através de um condutor, um campo magnético se forma ao redor do condutor seguindo um padrão específico ditado pela lei de Ampère. Os campos eletromagnéticos são versáteis. Eles podem ser manipulados ajustando a intensidade da corrente ou alterando a configuração dos condutores. Eles são usados em diversas tecnologias, incluindo motores elétricos, transformadores, geradores e dispositivos de comunicação.
Campos magnéticos induzidos: Campos magnéticos podem ser gerados em certos materiais, particularmente materiais ferromagnéticos como ferro ou aço, quando expostos a um campo magnético externo. Isso faz com que os domínios magnéticos do material se alinhem e criem um campo magnético induzido. Este fenômeno é usado em diversas aplicações, incluindo eletroímãs, sensores magnéticos e dispositivos de armazenamento magnético.

Esses três campos magnéticos abrangem muitos fenômenos e têm aplicações em diversos campos, incluindo física, engenharia e tecnologia cotidiana. Ao compreender as propriedades e comportamentos de cada tipo, cientistas e engenheiros podem aproveitar o poder dos campos magnéticos para diversos fins, desde a geração de energia até o armazenamento de dados e muito mais.