Eletromagnetismo, sua aplicação científica ou na vida cotidiana

Eletromagnetismo, sua aplicação científica ou na vida cotidiana.

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Universidade Paulista - São José dos Campos

 Resumo ⎯ O eletromagnetismo é responsável por analisar e estudar as propriedades magnéticas e elétricas, o mesmo contribuiu para o surgimento de vários outros estudos, que deu origem a outras invenções e aperfeiçoamento de outros dispositivos, que existem em face da sua evolução

 Palavras-chaves ⎯ Eletromagnetismo, campo elétrico, campo magnético.

I. INTRODUÇÃO

Os fenômenos magnéticos talvez tenham sido os primeiros a despertar a curiosidade da humanidade sobre o interior da matéria. Os mais antigos relatos de experiências com a força misteriosa’ da magnetita, o ímã natural, são atribuídos aos gregos e datam de 800 a.C. A primeira utilização prática do magnetismo foi a bússola, inventada pelos chineses na dinastia Han, em 200 d.C., e baseada na propriedade que uma agulha magnetizada tem de se orientar na direção do campo magnético terrestre, um exemplo é a bússola foi empregada em navegação pelos chineses em 900 d.C., mas só foi descoberta e usada pelo mundo ocidental a partir do século 15[10].

Os fenômenos magnéticos ganharam uma dimensão muito maior quatro séculos mais tarde, com a descoberta de sua relação com a eletricidade através dos trabalhos do dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851), do francês André Marie Ampère (1775-1836), do inglês Michael Faraday (1791-1867) e do norte-americano Joseph Henry (1797-1878)[9].

Os efeitos elétricos produzidos pelo magnetismo foram descobertos por Faraday através de efeitos chamados de indução eletromagnética, este definiu a natureza e as propriedades dos campos magnéticos.

Faraday exemplificou que o campo magnético é produzido por cargas elétricas geradas a partir do atrito entre os corpos que, por sua vez, sofrem atração ou repulsão[1].

Isso ocorre em decorrência da polaridade existente à matéria de qualquer corpo: carga positiva (próton), carga negativa (elétron) e carga neutra (nêutron) [4].

Porém, foi James Clark Maxwell (1831-1879) que reuniu o conhecimento existente sobre eletricidade e magnetismo, onde estudou o efeito de forma inversa àquela apresentada por Faraday [4]. Assim, entre outros feitos, Maxwell descobriu através de equações matemáticas a velocidade da luz com um percentual de erro muito pequeno, com relação aos dados experimentais que temos hoje. A descoberta posterior das ondas eletromagnéticas constituiu a verificação experimental do acerto da Teoria de Maxwell mostrando a variação do campo elétrico sob o campo magnético,

Maxwell, contudo demostrou que a existência dos campos eletromagnéticos, tratava-se da concentração de cargas elétricas e magnéticas [fig.1], as quais se movimentam como ondas, por esse motivo, são chamadas de ondas eletromagnéticas[1]-[2]-[4].

[pic 1]

Fig. 1. Ligação de um campo elétrico com campo magnético produz um campo eletromagnético

Apesar de séculos e séculos de investigações, o magnetismo em nível microscópico só foi compreendido na primeira metade do século passado, após o advento da física quântica, que nasceu em 1900, com a hipótese do físico alemão Max Planck (1858-1947) dos quanta de energia, ou seja, a de que, na natureza, a energia é gerada e absorvida em diminutos pacotes – os quanta – e não como um fluxo contínuo, como se imaginava. Posteriormente, essa ideia levou ao desenvolvimento da chamada física quântica – teoria para os fenômenos do diminuto universo das entidades atômicas e moleculares – através dos trabalhos do físico alemão Albert Einstein (1879-1955), do dinamarquês Niels Bohr (1885-1962), do alemão Werner Heisenberg (1901-1976), do britânico Paul Dirac (1902-1984) [9].

1. Aplicações eletromagnéticas

O Eletromagnetismo é compreendido como o ramo da física que estuda a relação entre as forças da eletricidade e do magnetismo como um fenômeno único [1]. 

O magnetismo diz respeito à propriedade dos ímãs, compostos pelo mineral magnetita, capazes de atrair ou repelir objetos metálicos feitos de ferro, níquel ou cobalto. Esses materiais são conhecidos como ferromagnéticos [5].

Essa teoria baseia-se em dois princípios, cargas em movimento que geram campo magnético e variação de fluxo magnético que produz campo elétrico [1]. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associada a ímãs, já a variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico, fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão [2]. Como dito, a origem do campo magnético está na movimentação das cargas elétricas [fig.2]. Quando o campo elétrico oscila em alguma região do espaço, essa oscilação dá origem a um campo magnético orientado em uma direção perpendicular (90º) ao campo elétrico.

[pic 2]

Fig. 2: O campo magnético atribui aos ímãs a capacidade de atraírem-se ou repelirem-se

Outra característica do campo magnético diz respeito à não existência de monopolos magnéticos, isto é, todo campo magnético apresenta um polo sul e um polo norte, diferentemente do campo elétrico, que permite a existência de cargas positivas e negativas, por exemplo

Para compreendermos melhor as propriedades do campo magnético, fazemos uso de um recurso conhecido como linhas de indução [fig.3], por meio dele, podemos visualizar melhor o formato do campo magnético [12].