Introdução ao Magnetismo

Teo. 5 - Magnetismo
S.J.Troise
5.1
Introdução
MAGNETISMO é a parte da Física que estuda os chamados fenômenos magnéticos, os
quais se constituem, como todos os demais fenômenos estudados pela Física, em uma
manifestação da Natureza. Para iniciarmos o estudo do Magnetismo, façamos uma descrição
de uma nova classe de fenômenos que podem ser observados.
5.2
Fenômenos fundamentais
1- Existem pedras encontradas na natureza que apresentam a propriedade de atrair
pedaços de Ferro, Níquel e Cobalto, não atraindo outros materiais como Alumínio, Cobre,
Madeira, Plásticos, etc. Estas pedras foram chamadas MAGNETOS e hoje são chamadas IMÃS
os quais são produzidas industrialmente para inúmeras diferentes aplicações. Estes imãs
produzidos artificialmente podem apresentar diferentes formatos, dependendo da
aplicação específica à qual se destinam.
Figura 1
2- Quando um imã longilíneo é suspenso por seu ponto médio observa-se que, após
oscilar, ele para sempre numa mesma direção que coincide aproximadamente com a direção
N-S geográficos. (este é o princípio de funcionamento da bússola).
Figura 2
3- Observa-se que os extremos desse imã longilíneo não apresentam as mesmas
propriedades pois um deles sempre aponta para o N geográfico e o outro sempre para o S
geográfico, qualquer que seja a situação na qual o imã é abandonado a oscilar. Para
diferenciá-los, recebem denominações diferentes: o que aponta para o N-geográfico é
denominado POLO NORTE MAGNÉTICO (N) e o que aponta para o S-geográfico é denominado
POLO SUL MAGNÉTICO (S).
Figura 3
4- Os polos magnéticos são inseparáveis. Se o imã longilíneo utilizado acima for
dividido ao meio observa-se que cada pedaço obtido se comporta como um novo imã, isto
é, apresenta os polos N e S magnéticos. Isto também ocorre se cada um desses pedaços
for novamente dividido ao meio. Em nenhuma hipótese se observa a separação dos polos.
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Introdução à Eletricidade
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5- Dois imãs quando aproximados interagem através do aparecimento de uma força
de interação. Esta força será de atração ou de repulsão dependendo da posição relativa
dos dois imãs. Se os imãs forem aproximados segundo polos magnéticos iguais a força
será de repulsão. Se os imãs forem aproximados segundo polos magnéticos diferentes a
força será de repulsão.
Figura 4
Resumindo: polos magnéticos iguais se repelem e polos magnéticos diferentes se
atraem. Este fato, associado com a observação 3 acima nos permite afirmar que a Terra
é um grande imã, e ainda, que o polo N-geográfico é o polo S-magnético do imã da Terra
(pois atrai o que se chamou Polo N- magnético do imã) e o polo S-geográfico da Terra e
o polo N-magnético do imã da Terra (pois atrai o que se chamou polo S-magnético do
imã).
6- Se uma carga elétrica for colocada próxima de um imã em repouso em relação a
ele não existirá ação do imã sobre a carga. Entretanto, se essa carga se mover
relativamente ao imã, haverá sobre ela uma força resultante da presença do imã que será
denominada força de natureza magnética (esta força será estudada posteriormente).
5.3
Campo Magnético
Chama-se CAMPO MAGNÉTICO a toda região do espaço na qual aparecem forças de
natureza magnética, isto é, produzidas pela ação equivalente à ação de um imã.
Podemos visualizar geometricamente um campo magnético espalhando-se na região
limalha de ferro. Observamos que a limalha formará linhas contínuas, que não se
interceptam. Essas linhas formam figuras cuja aparência depende do campo que está sendo
estudado são denominadas linhas de indução. Se considerarmos o campo magnético
produzido por um imã longilíneo, como seus polos N e S magnéticos localizados nos
extremos, observaremos a abaixo (esta figura pode ser facilmente obtida colocando-se
sobre o imã uma placa de vidro ou papel ou plástico e sobre esta placa colocarmos a
limalha de ferro; após agitarmos a placa observaremos a formação da figura).
Figura 5
A forma apresentada pelas linhas de indução depende da forma do imã. A figura
abaixo mostra as linhas de indução de um imã em forma de ferradura.
Figura 6
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Introdução à Eletricidade
5.4
S.J.Troise
Vetor indução magnética ou Vetor densidade de fluxo
Os fenômenos magnéticos apresentam comportamento vetorial, isto é, as grandezas
envolvidas nesses fenômenos
necessitam das três informações: módulo, direção e
sentido. Então, para estudarmos o campo magnético, isto é, a região na qual fenômenos
G
magnéticos ocorrem, definiremos em cada uma dos seus pontos um vetor B , denominado
vetor indução magnética ou vetor densidade de fluxo magnético, com as seguintes
propriedades:
G
a- a direção de B é sempre tangente às linhas de indução;
G
b- o sentido de B é sempre do N-magnético para o S-magnético;
G
c- a intensidade ou módulo de B não pode ser definido neste momento;
diremos apenas que a intensidade ou módulo é maior onde mais próximas forem as linhas
de indução, isto é, onde maior for a densidade de linhas de indução.
G
em
d- no Sistema Internacional de Unidades (SI) a intensidade de B é medida
Weber/m 2 (Wb/m 2 ) = Tesla (T).
G
Na figura abaixo são mostrados vetores B em diferentes posições do campo
magnético observado ao redor de um imã longilíneo já apresentado acima.
Figura 7
Um exemplo interessante é o campo magnético da
intensidade
de aproximadamente de 5,6x10-5 T (ou
aproximadamente tangente aos meridianos terrestres e
Terra que apresenta
uma
Wb/m2), tem sua direção
tem seu sentido do S-geográfico (N-magnético do imã da Terra) para o N-geográfico
(S-magnético do imã da Terra). A figura abaixo mostra o vetor indução magnética em um
ponto da Terra.
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Figura 8
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