magnetismo - FÍSICA E VESTIBULAR

MAGNETISMO
CONCEITOS BÁSICOS
O eletromagnetismo é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados à atração de metais e imãs e a
relação entre esses fenômenos e a eletricidade.
São denominados Imãs naturais os corpos que podem atrair, em seu estado natural, pedaços de ferro e metais
ferrosos. Estes materiais são constituídos basicamente de uma substância conhecida como magnetita (óxido de ferro). Um
imã natural pode se desmagnetizar por vibrações (marteladas) ou por aquecimento. A temperatura em que o imã se
desmagnetiza é denominado ponto curie e vale cerca de 585ºC.
São denominados materiais ferromagnéticos os materiais que são atraídos pelos imãs, como o ferro, níquel,
cobalto e algumas ligas desses metais. Uma substância ferromagnética pode se magnetizar por atrito num imã natural com
um movimento sempre no mesmo sentido. Este processo é denominado de imantação e gera Imãs artificiais.
Existem regiões do imã em que o magnetismo e a atração dos materiais ocorre de forma mais intensa. Estas
regiões são denominadas Pólos magnéticos de um imã. Os pólos de um imã são dois e receberam nomes de acordo com a
sua orientação quando livres na superfície da Terra. Um imã suspenso, girando livremente, se orienta sempre na direção
norte-sul terrestre. O pólo que se orienta para o norte geográfico da Terra é denominado de pólo norte magnético e o pólo
que se orienta para o sul geográfico da Terra é denominado pólo sul magnético.
Sul
geográfico
S
Norte
geográfico
N
O Princípio da atração e repulsão dos pólos diz que pólos de mesmo nome (iguais) se repelem e pólos de nome
contrário se atraem. Desta forma pólo norte atrai pólo sul e repele pólo norte e pólo sul atrai polo norte e repele pólo sul.
S
N
S
N
S
N
N
S
N
S
S
N
O Principio da inseparabilidade dos pólos diz que todo imã é completo: possui um pólo norte e um pólo sul. Ao
se partir um imã em várias partes, cada pedaço constituirá um novo imã completo. Ao se partir um imã em dois pedaços,
por exemplo, tem-se dois novos imãs completos, com um pólo norte e um pólo sul cada um deles.
N
N
S
S
N
S
Um imã pode ser fragmentado até chegar na molécula de magnetita, que continua sendo imã.
Uma bússola é um imã, ou melhor, uma agulha magnética, que sempre se orienta no sentido norte-sul da Terra. A
extremidade da bússola que aponta para o norte e que serve como orientação é o pólo norte deste imã. Uma consideração é
importante se fazer a respeito da bússola e dos demais imãs que se orientam sempre no sentido norte-sul terrestre. Por que
isto acontece. O pólo norte de um imã só é atraído por um pólo sul de outro imã, certo? Conclui-se então que no norte
geográfico da Terra, para onde o pólo norte de uma bússola é atraída, existe um pólo sul magnético. Consequentemente, no
pólo sul geográfico da Terra existe um pólo norte magnético. A Terra é na verdade, um gigantesco imã, com seu pólo norte
magnético localizado próximo ao seu sul geográfico ( costa da Antártida) e seu pólo sul magnético localizado no seu norte
geográfico (nordeste do Canadá).
A origem do magnetismo terrestre ainda é um mistério. Acredita-se que seja originando pelo núcleo da Terra que é
rico em materiais ferromagnéticos. No entanto, a temperatura no interior da Terra é superior ao ponto Curie, onde nenhum
material mantém suas características magnéticas.
CAMPO MAGNÉTICO
Assim como um corpo abandonado próximo a superfície a superfície da Terra é atraído por ela, em virtude do
seu campo gravitacional e como uma carga elétrica (q) próxima de outra carga (Q) de sinal oposto é atraída, em virtude do
seu campo elétrico; um material ferromagnético é atraído numa determinada região ao redor de um imã. Esta região de
influência do imã é denominado de campo magnético e sua intensidade é medida em Teslas (T).
Por se tratar de uma grandeza vetorial, o campo magnético é caracterizado por um vetor, o vetor indução
magnética (B). Por se tratar muitas vezes de regiões tridimensionais, faz-se necessário adotar-se a seguinte convenção:
Vetor B
entrando no papel
Vetor B
saindo do papel
Para se representar o campo magnético, utilizam-se as linhas de indução, sempre orientadas do pólo norte para o
pólo sul. O vetor indução magnética possui a direção da tangente às linhas de indução e o mesmo sentido delas.
B
B
N
N
S
S
Imã em forma de barra
Imã em forma de ferradura
O campo magnético não é criado somente por imãs, mas também é criado por correntes elétricas ou cargas em
movimento. Esta descoberta foi feita pelo físico dinamarquês Hans Oersted que verificou experimentalmente a mudança da
orientação de uma bússola próxima a um circuito elétrico percorrido por uma corrente elétrica. Esta experiência ficou
conhecida como Experiência de Oersted.
O Campo magnético produzido por corrente elétrica pode ter várias configurações diferentes de acordo com a
situação e o formato do circuito percorrido pela corrente elétrica. Nestes casos o sentido do campo magnético é dado pela
regra da mão direita, com o polegar apontando o sentido da corrente, os demais dedos apontam o sentido do campo.
No caso de um campo magnético criado por um fio retilíneo muito longo, a intensidade do campo é diretamente
proporcional à intensidade da corrente elétrica ( i ) e inversamente proporcional à distância do fio ( d). As linhas de indução
são circunferências concêntricas ao fio e o vetor indução magnética é tangentes a estas linhas.
i
i
B
0  i
2  d
d
B
B
B
A constante 0 é a permeabilidade magnética do meio em que se encontra o fio. No caso de o meio ser o vácuo, o
valor da constante é 4 x 10-7 T.m/A.
No caso de um campo magnético criado por um fio circular ou espira, a intensidade do campo é diretamente
proporcional à intensidade da corrente elétrica ( i ) e inversamente proporcional ao raio da espira (R). As linhas de indução
são circunferências ao redor do fio e o vetor indução magnética é tangentes a estas linhas.
i
A intensidade no interior do vetor indução magnética no centro da espira é dado por:
B
0  i
2 R
B
No caso de um campo magnético criado por um conjunto de espiras
não sobrepostas, conhecido como solenóide, a
i
intensidade do campo é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica ( i ) e ao número de espiras (N) e
inversamente proporcional ao comprimento da bobina (L). No interior do solenóide se forma um campo magnético
uniforme e para determiná-lo usa-se:
L
B
0  N  i
B
L
i
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