Campos Magnéticos

Campos Magnéticos

Os campos magnéticos estão presentes continuamente em nosso dia a dia, acompanhando a evolução humana e o avanço da tecnologia, sendo encontrados nos imãs em computadores, televisões, telefones celulares e até mesmo no sistema de ignição de carros modernos que utilizam dezenas destes.

Mas então surge uma duvida. Como um campo magnético é produzido?

Definição de B

Bom, algumas teorias ressaltam a existência de cargas magnética (monopolos magnéticos) semelhantes ao campo elétrico, porém nada foi comprovado. Desta forma, um campo magnético pode ser produzido de duas maneiras:

·         Com partículas eletricamente carregadas ,em movimento, que criam um eletroímã por meio de uma corrente feita destas partículas. Exemplo disso, são maquinas utilizadas em depósitos de sucata (imagem)

·         Utilizando de partículas elementares, como os elétrons, com o campo magnético como propriedade básica, isto é, igual a massa, carga elétrica, etc. Somando-se então os campos magnéticos destas partículas afim de criar um campo magnético envolta do material. O imã de geladeira segue esta premissa, se tratando de um imã permanente. Porém, em outros materiais, os elétrons se anulam, o que não gera campo magnético. Somos o melhor exemplo desta questão.

Muito bem, já entendemos como campo magnético ocorre, mas assim como todos os problemas em nosso mundo, deve existir uma maneira de quantificar este campo magnético em relação a intensidade, magnitude, etc. Assim, partimos para a equação que rege o campo magnético, na física.

O campo magnético é definido por B^à e é escrito em termos da força magnética Fb que age sobre uma partícula carregada em movimento. Essa força é medida quando a particular passa por um ponto onde o campo B é medido em varias direções até que a particular assuma uma direção, tendo então Fb nula. Desta forma, a força Fb pode ser dada pela seguinte equação:
Fb= q.v X B

Com isso, compreende-se que  é perpendicular a velocidade da partícula e ao campo magnético produzido por ela. Esta equação pode ser reescrita, trazendo á seguinte relação:
Fb = |q|. B. sen (ɸ)
 

Onde ϕ é o Angulo entre as direções da velocidade e do campo. Reorganizando a equação:

B= (Fb) / |Q| . v' 

Definido em função da força, da carga e da velocidade da partícula de um ponto referencial.

    

Mas ainda é necessário determinar a força que age sobre a particular.

Bom como é possível observar nas equações acima, o modulo de Fb é sobre uma particular na presença de uma campo magnético é proporcional a velocidade e carga da mesma. Logo, a mesma é nula quando a particular esta parada ou se os ângulos entre v e B forem zero. Como se tratam de vetores, é possível expressar a força utilizando a regra da mão direita.

O sentido da força magnética é dado em relação a carga da particular, sendo oposto ao sentido demonstrado na figura se a carga for negativa, no caso, sendo oposto ao sentido do dedão.       

Figura1. Regra da mão direita na equação do campo magnetico

Fonte: http://magnetismonaweb.blogspot.com.br/2012/11/lei-de-biot-savart.html

Assim, como em quaisquer outros casos na física, é necessário expressar resultados com unidades. No SI, o campo magnético é expresso em Tesla:

                                                        
                                                           -1                                         

                       1T = N/ c.m.s     = N/ A.m                                           

                                                                                                              

Podendo também ser expresso em Gauss:

1T = 10^4 G

 Linhas de campo magnético

O campo magnético pode ser representado por linhas de campo e é semelhante ao campo elétrico. As regras são as mesmas:

1.     A direção da tangente a uma linha de campo magnético em qualquer ponto fornece a direção de B nesse ponto.

2.     O espaçamento entre as linhas representa o modulo de B, o que significa que quanto mais intenso for o campo magnético mais próximos estão as linhas e vice-versa.

Esta relação pode ser observado é um imã simples em formato de barra. Todas as linhas passam pelo imã e formam curvas fechadas. Elas entram no imã por uma extremidade(sul) e saem pela outra (norte).

Figura 2. Linhas de campo magnético em imã de barra

Fonte: http://magnetismo.spaceblog.com.br/1488525/Teoria/

O campo magnético externo é muito mais intenso nas extremidades do ima, como pode ser observado na figura, por conta de um menor espaçamento das linhas. Ele sempre apresenta dois polos, possuindo então, possui um dipolo magnético. Vale destacar, que as linhas de campo magnético variam de acordo com o formato do imã:

Figura 3. Observação do campo magnético na vida real.

Fonte: http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/a06b0f139ebb1c45cfa2ca947ed4de5a.jpg

Uma observação que pode ser feita é que ao aproximar dois imãs, polos semelhantes se repelem e polos diferentes se atraem, assim como nas cargas elétricas.

A terra possui um campo magnético produzido em seu interior. Por isso ela é considerado um imã gigante. Por convenção, foram estabelecidos dois polos geográficos, o norte e o sul geográfico. Porém os polos magnéticos da terra são invertidos, assim, o pólo norte do campo magnético da terra se situa próximo ao polo sul geográfico e o mesmo ocorre com o polo sul magnético, que é encontrado próximo ao polo norte geográfico. Por conta disso o polo norte do campo magnético é denominado de polo geomagnético sul e o polo sul magnético é denominado de polo geomagnético norte.

Pesquisas recentes demonstram que o hemisfério norte apresenta linha de campo magnético apontando para baixo, em direção ao polo geomagnético norte(magnético sul) enquanto que no hemisfério sul  é o contrario, elas apontam para cima, na direção oposta do polo geomagnético sul(norte magnético), situado nas proximidades do polo geográfico sul. A percepção do campo magnético terrestre pode ser feita por meio de bussolas.