Campo magnético

Explicamos o que é o campo magnético, como eles se originam e os tipos que existem. Além disso, quais são suas características e medidas.

Os campos magnéticos são dipolares, ou seja, possuem um pólo norte e um pólo sul.

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.

Veja também: Leis de Newton

História dos campos magnéticos

Hans Christian Oersted demonstrou o efeito que a eletricidade tinha em uma bússola.

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

Uma corrente circular produz um campo magnético.

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 indução magnética estuda o campo magnético com base em seus efeitos nas cargas.

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

As variáveis ​​de intensidade de campo B e H são vetoriais.

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

O campo magnético da Terra nos protege dos ventos solares.

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