Explicamos o que é o campo magnético, como eles se originam e os tipos que existem. Além disso, quais são suas características e medidas.
O que é um campo magnético?
Quando falamos de um campo magnético, estamos nos referindo a uma representação matemática de como as forças magnéticas são distribuídas no espaço em torno de uma fonte magnética.
O campo magnético fica na região ao redor da fonte de energia magnética e é nesta região que a energia pode interagir com outros elementos sensíveis ao magnetismo, como os metais ferromagnéticos.
Os campos magnéticos são sempre dipolares, ou seja, possuem um polo norte e um polo sul , ou seja, positivo e outro negativo. São descritos de forma vetorial, ou seja, como um conjunto de forças dotadas de direção e magnitude , que podem ser representadas por vetores em uma grade. Esses vetores se comportam como bússolas e sua magnitude de resposta depende da intensidade da força magnética.
Enquanto houver uma fonte de energia magnética, haverá um campo magnético para descrever como as forças magnéticas atuam. A interação entre esses campos em dispositivos elétricos (como transformadores) é um assunto de estudo na ciência dos circuitos magnéticos.
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História dos campos magnéticos
A existência de magnetismo e as forças de atração ou repulsão que são geradas entre os ímãs são conhecidas desde os tempos antigos . Mas demorou até o século 19 para que a relação entre magnetismo e eletricidade se tornasse evidente e formalmente estudada.
Inicialmente, apenas o magnetismo do ferro era conhecido (ferromagnetismo), até que em 1820 o cientista dinamarquês Hans Christian Oersted demonstrou o efeito que a eletricidade tinha em uma bússola e descobriu o que, anos depois, as equações de Maxwell descreveriam.
Como um campo magnético se origina?
Para que exista um campo magnético, deve haver uma fonte de energia magnética , ou seja, um ímã ou eletroímã, ou uma corrente elétrica em movimento.
A correlação entre eletricidade e magnetismo é descrita na Lei de Ampère e nas equações de Maxwell. A presença de um campo magnético pode ser detectada por um magnetômetro .
Lei da Força de Lorenz
A chamada Força de Lorentz é uma forma de definir campos magnéticos matematicamente , visto que esta força é aquela exercida por um ímã ou por uma corrente elétrica em uma região do espaço onde uma carga elétrica pontual (q) se move experimentando os efeitos de uma força proporcional e perpendicular à velocidade (v) e campo (B). Esta carga perceberá uma força cujo módulo pode ser calculado de acordo com esta equação:
| F | = | q |. | v |. | B |. sen (θ).
onde F é a força magnética, v é a velocidade, B é o campo magnético e θ é o ângulo que a velocidade da carga q forma em relação ao campo magnético B.
Tipos de campos magnéticos
Os campos magnéticos são classificados de acordo com sua fonte de criação, em:
- Campos magnéticos magnéticos . São aqueles criados naturalmente por um ímã ou metal magnetizado, originados pelo movimento dos elétrons ao redor do núcleo atômico e também em seu próprio eixo, em um spin conhecido como spin .
- Campos magnéticos de corrente . São aqueles gerados pelas cargas móveis de uma corrente elétrica, como nos eletroímãs: uma carga elétrica é feita para circular por uma peça metálica e é imediatamente magnetizada, gerando um campo ao seu redor.
Linhas de campo magnético
As linhas de um campo magnético ou linhas de indução são uma forma de representar graficamente a ação das forças magnéticas no espaço . São linhas que nunca se cruzam e que se acumulam nas regiões onde o campo é mais intenso, pois a densidade das linhas é sinônimo da intensidade do campo.
Estas linhas são as que são posteriormente representadas matematicamente como vetores , mas na realidade podem ser verificadas através da simples experiência de colocar uma folha de papel branco sobre um íman e deitar limalha de ferro sobre o papel, para observar a forma como se encontram. arranjado visualmente em torno de ambos os pólos.
Intensidade de campos magnéticos
A intensidade do campo magnético se refere a duas formas de magnitude de forças magnéticas:
- Excitação magnético ou campo H . Compreendendo o magnetismo de uma maneira muito semelhante à eletricidade, ele descreve o quão forte é a energia do campo magnético em uma região pontual específica do campo. É determinado de acordo com a relação do campo com suas fontes elétricas.
- Indução magnética B ou campo . Considerada a verdadeira medida do campo magnético, ela mede a quantidade de fluxo magnético por unidade de área em uma determinada região do campo. Ou seja, ele estuda o campo a partir de seus efeitos sobre as cargas.
Como os campos magnéticos são medidos?
Por ser uma grandeza vetorial, a medição dos campos magnéticos inclui tanto a intensidade quanto a direção do campo.
Para a direção existem mecanismos de medição simples como a bússola : onde a agulha aponta >pólo norte da Terra.
Já para intensidade, no passado era utilizado o magnetômetro , capaz de medir a força que um elétron sente ao se mover através do campo magnético.
Os primeiros aparelhos desse tipo surgiram no século 19, mas em 1988 foram aprimorados com a descoberta da magnetorresistência gigante.
A intensidade do campo é medida, de acordo com o SI em Teslas (T) , em homenagem ao cientista tcheco que estudou eletricidade e magnetismo, ou em Gauss (G) dependendo do tamanho do campo a ser medido.
Direção de um campo magnético
A direção do campo magnético é descrita por linhas de força ou vetores que indicam a direção na qual as forças magnéticas empurram uma carga no campo.
Na verdade, as variáveis B e H da intensidade do campo são ambas vetoriais , têm uma magnitude, uma direção e um sentido que são variáveis de acordo com a proximidade da região do campo em relação à fonte ou pólo magnético.
Campo magnético em seres vivos
Conhecido como bioeletromagnetismo, esse fenômeno, dado em seres vivos de diferentes tipos, refere-se à criação de campos magnéticos dentro de seus corpos ou à interação de algumas partes deles com o campo magnético terrestre.
Pombos e muitos animais migratórios têm sensibilidade para detectar o campo magnético da Terra e saber para onde migrar dependendo da estação ou do tempo.
Além disso, foi demonstrada a ação elétrica dos nervos na musculatura corporal e como a transmissão de íons e outras substâncias magnéticas permite que ocorra a conexão nervosa entre os neurônios .
Campo magnético da terra
A Terra possui um enorme campo magnético, conhecido como magnetosfera ou campo geomagnético . Origina-se do movimento constante do núcleo de metal ferromagnético do planeta (principalmente ferro e cobre ) devido à rotação da Terra.
Cumpre papéis muito importantes para o equilíbrio elétrico do mundo , como nos proteger do vento solar e rejeitar outras formas de eletromagnetismo que podem ser prejudiciais à vida (raios cósmicos).
As bússolas que usamos para navegação também reagem a este enorme campo, sempre apontando para o norte.
Pode ajudá-lo: magnetismo terrestre