Conceito, Representação, Importância do estudo do campo magnético

Introdução

Este presente trabalho fruto da nossa pesquisa, cujo tema fala sobre o campo magnético, que aborda o campo magnético em diversos aspectos. Com este tema busca a compreender o impacto da importância do estudo do campo magnético, falar do campo magnético é falar das interacções magnéticas que ocorrem dentro imã.

Campos magnéticos

Campos magnéticos são criados pela influência das correntes que estão em movimento e pelos imas. Campos magnéticos cercam materiais em correntes eléctricas e são detectados pela força que exercem sobre materiais magnéticos ou cargas eléctricas em movimento. O campo magnético em qualquer lugar possui tanto uma direcção quanto uma magnitude (ou força), por tanto é um campo vectorial.

À luz da relatividade especial, os campos eléctrico e magnético são dois aspectos inter-relacionados de um mesmo objecto, chamado de campo electromagnético. Um campo eléctrico puro em um sistema de referência é observado como uma combinação de um campo eléctrico e um campo magnético em um sistema de referência em movimento em relação ao primeiro.

Na física moderna, o campo magnético e o campo eléctrico são entendidos como sendo um campo fotônico. Na linguagem do Modelo Padrão a força magnética é mediada por fotões. Frequentemente esta descrição microscópica não é necessária por que a teoria clássica, mais simples e coberta neste artigo, é suficiente. A diferença é desprezível na maioria das circunstâncias.

Inicialmente, o magnetismo era associado apenas aos imãs, porem com os passados tempos estudiosos começaram a criar teorias sobre o assunto. James Maxwell criou a teoria de electromagnetismo, onde conseguiu identificar as causas da atracção dos imãs, e também das correntes eléctricas, pois desta descoberta ele união a electricidade com magnetismo.

Definição

Um campo magnético é uma região em volta de um imã, onde acontece interacções magnéticas.

Este imã também pode ser representado por um vector que é chamado indução magnética.

Quando se trata de física eléctrica cada carga cria em torno de si um campo eléctrico, do mesmo modo o imã cria um campo magnético, porem em um imã não há monopólio, desta forma sempre terá uma carga positiva e outra negativa.

É a região próxima a um imã que influencia ouros imã ou matérias ferromagnéticas e paramagnéticos, como por exemplo o cobalto e o ferro. Em muitos casos, a força e o torque em um magneto pode ser modelada assumindo uma ‘carga magnética’ nos pólos de cada magneto e usando um equivalente magnético à lei de Coulomb. Neste modelo, cada pólo magnético é uma fonte de um campo H que é mais forte próximo ao pólo. Um campo H externo exerce uma força na direcção do H em um pólo norte e oposta a H em um pólo sul. Em um campo magnético não uniforme cada pólo vê um campo diferente e é sujeito a uma força diferente. A diferença entre as duas forças move o magneto na direcção em que o campo magnético cresce e também pode causar um torque resultante.

Infelizmente, a ideia de “pólos” não reflecte com precisão o que acontece dentro de um magneto (veja ferromagnetismo). Por exemplo, um pequeno magneto colocado dentro de um magneto grande é sujeito a uma força na direcção oposta. A descrição mais correta fisicamente do magnetismo envolve laços de tamanho atómico de correntes distribuídas pelo magneto.

O imã pode ser representado por um vector, que é conhecido como um vector indução magnética é simbolizado pelo vector B usa se unidade de campo magnético, o símbolo T, que é combinado de tesla. Desta forma na unidade de B é tesla T.

A direcção de uma linha de campo magnético pode ser revelada usando uma bússola. Uma bússola colocada próxima ao pólo norte de um magneto aponta para longe daquele pólo – pólos iguais se repelem. O oposto acontece com uma bússola colocada próxima ao pólo sul de um magneto. O campo magnético aponta para fora do magneto no pólo norte e em direcção ao magneto no pólo sul. As linhas de campo magnético fora do magneto apontam do pólo norte para o pólo sul. Nem todos os campos magnéticos são descritíveis em termos de pólos. Um fio recto conduzindo uma corrente eléctrica, por exemplo, produz um campo magnético que não aponta nem em direcção nem na direcção oposta ao fio, mas circula o mesmo.

Representação do campo magnético

Linhas de campo magnético demonstradas por limalha de ferro

As linhas de campo não são precisamente as mesmas de um magneto isolado; a magnetização da limalha altera o campo.

Campo magnético uniforme

Da mesma forma que o campo eléctrico uniforme, este é definido como o campo do vector indução magnética B é igual em todos os pontos, ou seja possuem o sentido, a    direcção e o módulo iguais. Desta forma a sua representação torna se a mais fácil, pois é feita através de linhas paralelas e igualmente espaçadas.

O campo magnético gerado por uma corrente eléctrica contínua I (um fluxo constante de cargas eléctricas em que a carga não está se acumulando ou sofrendo depleção em nenhum ponto) é descrito pela Lei de Biot-Savart:

imeg

Onde a soma integral em todo o laço de um condutor com dl sendo uma parte infinitesimal deste laço, μ₀ é a constante magnética, r é a distância entre a posição de dl e a localização em que o campo magnético está sendo calculado, e é um vector unitário na direcção r.

Uma forma um pouco mais geral de relacionar a corrente I com o campo B é através da lei de Ampére:

imag

Onde a integral é calculada sobre qualquer caminho fechado arbitrário e I_enc é a corrente envolvida pelo caminho. A lei de Ampére é sempre válida para correntes contínuas e pode ser usada para calcular o campo B para certas situações altamente simétricas, como um condutor infinito ou solenóide infinito.

De uma forma modificada que leva em conta os campos eléctricos variáveis, a lei de Ampére é uma das quatro equações de Maxwell que descrevem a electricidade e o magnetismo.

Conclusão

O grupo concluiu que no falar do campo magnético é falar das interacções que ocorre dentro do ima, e também compreendemos que os campos magnéticos cercam materiais em correntes eléctricas e são detectados pela força que exercem sobre materiais magnéticos ou cargas eléctricas em movimento.

O campo magnético em qualquer lugar possui tanto uma direcção quanto uma magnitude (ou força), por tanto é um campo vectorial. E que precisa se de uma bússola pra conhecer as direcções de um campo magnético.

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Bibliografia

ALÉXIEVA, de Vália Sara Lima. Livro do aluno – física – 10.ª classe, Plural Editores Moçambique, 2015.