Eletromagnetismo

Introduçao

Eletromagnetismo

Ondas Eletromagnéticas:

Indução eletromagnética

Força eletromagnética

Força magnética sobre um fio condutor

Carga elétrica

Corrente elétrica

Relação entre magnetismo e eletricidade

As raízes da noção de força eletromagnética

Ampère e Faraday

Campo elétrico

Campo magnético

Fluxo magnético

Campo eletromagnético

A Lei de Coulomb

Gerador elétrico

Eletromagnetismo:

Uma das mais fascinantes áreas da Física, esta ciência, sem dúvida, revolucionou o meio científico do começo deste século, unindo a Eletricidade e o Magnetismo, até então estudados separadamente.

Michael Faraday e James Clark Maxwell foram os precursores desta área. O que chama atenção é que eles chegaram a conclusões utilizando apenas cálculos diferenciais e integrais sem, contudo, imaginar os efeitos destas conclusões.

Aliás, eles acreditavam numa substância tênue chamada éter, que ocupava todo o Universo. Assim, como o som precisa de um meio para se propagar, que é o ar, a luz, segundo eles, também precisaria de um meio para se propagar. Este meio seria o éter, que jamais fora descoberto.

O Eletromagnetismo aplica as equações de Maxwell nas mais variadas situações, como a mostrada na Figura. Em outras palavras, as quatro equações de Maxwell resumem toda esta ciência.

Figura - Fenômeno Eletromagnético.

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Ondas Eletromagnéticas:

As ondas eletromagnéticas, de grande utilidade prática, são utilizadas em todos os ramos da ciência. Você mesmo, neste instante, está irradiando ondas eletromagnéticas, cuja freqüência se encontra no infravermelho, devido ao calor de seu corpo.

Estas ondas têm como característica principal a sua velocidade, ou seja, são da ordem de 300.000 km/s, no vácuo. No ar, sua velocidade é um pouco menor. Considerada a maior velocidade do Universo, inatingível, na prática, por qualquer corpo provido de massa m, elas podem vencer vários obstáculos físicos como, por exemplo, atmosfera, água e paredes, dependendo da sua freqüência.

A luz, por exemplo, não consegue atravessar uma barreira de concreto, mas atravessa com grande facilidade a água e o ar atmosférico, por exemplo. Isso se deve ao fato da luz possuir partículas chamadas fótons; quanto mais energético for o fóton, menor o seu poder de transposição de obstáculos e por causa disso, a luz que possui uma alta freqüência não consegue atravessar uma parede.

O que diferencia uma onda eletromagnética da outra é a sua freqüência. Quanto mais alta for esta, mais energética é a onda.

Apenas um pequeno intervalo do espectro eletromagnético pertence à luz. O fato de enxergarmos cores se deve ao cérebro, que utiliza este recurso para diferenciar uma onda da outra, ou melhor, uma frequência da outra (uma cor da outra). Assim, o vermelho possui uma freqüência diferente do violeta. Fisicamente falando, na natureza não existem cores, apenas ondas de frequências diferentes.

Outra característica das ondas eletromagnéticas é que estas podem transmitir momento linear, ou seja outras palavras, elas exercem uma pressão (força numa determinada área). Por isso a cauda dos cometas se movimenta no sentido contrário do sol devido às várias radiações que o sol emite.

Indução eletromagnética

A indução electromagnética é o fenómeno que origina a produção de uma força electromotriz (f.e.m. ou Tensão) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday).

Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de forma tal que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo condutor se mova em relação a ele.

Indução electromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas eléctricas.

Exemplo: "Campo magnético criado por uma corrente induzida por um ímã numa espira circular." Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação a espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira.

= Fluxo

B = vector indução magnética

A = área da espira cos = cosseno do ângulo

Quando o íman está em movimento faz o fluxo magnético que sai do pólo norte do ímã entrar com mais ou menos intensidade na espira e com o ímã parado o fluxo é constante. Quando um pólo se aproxima da espira, o sentido da corrente eléctrica é de um jeito, e quando o mesmo pólo se afasta, o sentido da corrente se inverte.

"O sentido da corrente induzida é tal que seus efeitos se opõem as causas que as originam. (Lei de Lenz)" Ou seja, aproxima-se o pólo norte da espira, e isto faz surgir na espira um mesmo pólo para repelir o ímã, e quando o ímã se afasta da espira, faz surgir na espira um pólo sul que atrai o ímã.

Força eletromagnética

Imagem de um espectro eletromagnético

A força eletromagnética