Eletromagnetismo 

O eletromagnetismo é o ramo da física que estuda as interações entre correntes elétricas e campos magnéticos. Ele explica como as cargas elétricas em movimento geram campos magnéticos e como esses campos podem induzir correntes elétricas em condutores. Essa teoria é a base para o funcionamento de muitos dispositivos modernos, como motores elétricos, geradores, transformadores e guitarras elétricas.

Ímãs

Os ímãs são materiais capazes de gerar campos magnéticos ao seu redor. Eles possuem a propriedade de atrair materiais como ferro, níquel e cobalto. Um ímã natural, como a magnetita, ou um ímã artificial, como os de ferrite, tem uma estrutura interna que organiza seus dipolos magnéticos de forma ordenada, criando um campo magnético persistente.

Polos de um Ímã

Todo ímã possui dois polos: polo norte e polo sul. Esses polos são as regiões do ímã onde o campo magnético é mais intenso. Os polos opostos de dois ímãs se atraem, enquanto os polos iguais se repelem.

Polo Norte e Polo Sul de um Ímã

O polo norte de um ímã é definido como o polo que aponta para o norte geográfico da Terra quando o ímã é suspenso livremente. O polo sul de um ímã aponta para o sul geográfico. A convenção de nomes norte e sul é puramente geográfica, e não está relacionada à verdadeira natureza dos polos magnéticos.

Ações entre Polos de Ímãs

Os polos de ímãs exercem forças de atração ou repulsão entre si. Polos opostos (norte e sul) se atraem, enquanto polos iguais (norte-norte ou sul-sul) se repelem. Essa interação ocorre devido ao campo magnético que cada ímã gera ao seu redor.

Inseparabilidade dos Polos de um Ímã

Os polos de um ímã são inseparáveis. Se um ímã for quebrado ao meio, ele não produzirá um polo norte isolado e um polo sul isolado. Em vez disso, cada pedaço terá tanto um polo norte quanto um polo sul. Isso ocorre porque os dipolos magnéticos que compõem o ímã se reorganizam para manter a polaridade em ambas as extremidades.

Ímãs Permanentes e Ímãs Temporários

Os ímãs permanentes mantêm suas propriedades magnéticas por longos períodos, como a magnetita e os ímãs artificiais de ferrite ou neodímio. Já os ímãs temporários perdem suas propriedades magnéticas quando o campo externo que os induz é removido. Um exemplo de ímã temporário é um pedaço de ferro colocado próximo a um ímã permanente.

Campo Magnético de um Ímã

O campo magnético de um ímã é a região ao redor do ímã onde suas forças magnéticas podem ser sentidas. Esse campo pode ser visualizado como linhas invisíveis que saem do polo norte e entram no polo sul do ímã. A intensidade do campo magnético é maior próxima aos polos e diminui à medida que nos afastamos deles.

Linhas de Indução

As linhas de indução são uma maneira de representar graficamente o campo magnético. Elas indicam a direção e a intensidade do campo, saindo do polo norte e entrando no polo sul. Quanto mais próximas estão as linhas, maior é a intensidade do campo magnético. Essas linhas nunca se cruzam e formam um circuito fechado.

Campo Magnético Terrestre

A Terra possui um campo magnético semelhante ao de um ímã gigante. O polo norte magnético da Terra está localizado perto do polo sul geográfico, e o polo sul magnético está localizado perto do polo norte geográfico. Esse campo magnético protege o planeta de partículas carregadas vindas do Sol, como os ventos solares, e é crucial para a navegação com bússolas, que apontam na direção do campo magnético terrestre.

Imantação de uma Barra de Ferro

A imantação de uma barra de ferro ocorre quando a barra é exposta a um campo magnético externo, como o de um ímã. O campo magnético externo alinha os dipolos magnéticos da barra de ferro, tornando-a temporariamente um ímã. Quando o campo é removido, a barra pode perder suas propriedades magnéticas, dependendo do material e da intensidade do campo.

Campo Magnético das Correntes Elétricas

Uma corrente elétrica gera um campo magnético ao redor do condutor por onde passa. Esse fenômeno foi descoberto por Hans Christian Oersted no início do século XIX. O campo magnético criado por uma corrente elétrica forma linhas de indução em torno do condutor, que podem ser descritas por regras específicas, como a regra da mão direita.

Regra da Mão Direita

A regra da mão direita é usada para determinar a direção do campo magnético gerado por uma corrente elétrica. Se você segurar o condutor com a mão direita, de forma que o polegar aponte na direção da corrente, os outros dedos enrolados em torno do condutor indicarão a direção das linhas de campo magnético.

Imantação por Corrente Elétrica: O Eletroímã

Um eletroímã é um tipo de ímã temporário gerado por uma corrente elétrica. Ele consiste em um fio condutor enrolado em torno de um núcleo de ferro. Quando a corrente elétrica passa pelo fio, ela gera um campo magnético, imantando o núcleo de ferro. Ao desligar a corrente, o campo magnético desaparece, e o ferro perde sua magnetização.

Os eletroímãs são amplamente utilizados em dispositivos como guindastes magnéticos, motores elétricos e campainhas.

Força Magnética

A força magnética é a força que um campo magnético exerce sobre uma carga elétrica em movimento ou sobre outro ímã. Essa força é responsável pelas atrações e repulsões observadas entre ímãs e pelas interações entre correntes elétricas e campos magnéticos.

Força Magnética sobre Partículas Eletrizadas Lançadas num Campo Magnético

Uma partícula eletrizada que se move dentro de um campo magnético experimenta uma força magnética. A direção dessa força é perpendicular tanto à direção da velocidade da partícula quanto à direção do campo magnético. Essa força é descrita pela regra da mão esquerda, usada para determinar a direção da força que age sobre partículas carregadas.

Força Magnética sobre um Condutor Percorrido por Corrente Elétrica

Quando um condutor com corrente elétrica é colocado em um campo magnético, ele sofre uma força magnética. A intensidade dessa força depende da corrente, do comprimento do condutor e da intensidade do campo magnético. Esse princípio é a base do funcionamento de motores elétricos, nos quais um campo magnético gera movimento em condutores percorridos por corrente.

Fenômeno da Indução Eletromagnética

A indução eletromagnética ocorre quando uma variação no campo magnético ao redor de um condutor induz uma corrente elétrica nesse condutor. Esse fenômeno foi descoberto por Michael Faraday e é a base do funcionamento de geradores elétricos. O movimento de um condutor em um campo magnético pode induzir uma corrente elétrica no condutor.

O Sentido da Corrente Elétrica Induzida

O sentido da corrente induzida em um condutor é determinado pela Lei de Lenz, que afirma que a corrente induzida cria um campo magnético que se opõe à variação do campo magnético que a produziu. Isso significa que o sentido da corrente será tal que se oponha à causa da sua geração.

O Transformador

O transformador é um dispositivo que utiliza o princípio da indução eletromagnética para aumentar ou diminuir a tensão elétrica em circuitos de corrente alternada. Ele consiste em duas bobinas de fio enroladas em torno de um núcleo de ferro. A corrente alternada na bobina primária cria um campo magnético variável, que induz uma corrente na bobina secundária. Dependendo da relação entre o número de espiras nas duas bobinas, o transformador pode elevar ou reduzir a tensão.

A Guitarra Elétrica

A guitarra elétrica utiliza o princípio da indução eletromagnética para converter as vibrações das cordas metálicas em sinais elétricos. Quando as cordas vibram, elas perturbam o campo magnético gerado por um ímã sob as cordas. Essa variação no campo magnético induz uma corrente elétrica nas bobinas da guitarra, que é amplificada para produzir som.