1 – Campo magnéticos em ímãs
O campo magnético é um dos conceitos fundamentais da física. Sem ele é impossível desenvolver tecnologia. Para isso, é importante conhecer as leis básicas do eletromagnetismo.
Esse artigo irá se limitar a apenas uma das quatro leis do eletromagnetismo que diz o seguinte:
Diferente dos campos elétricos, os campos magnéticos não possuem fontes. Isso pode ser interpretado melhor no sentido de que não existem monopolos magnéticos.
Isso quer dizer que um pedaço de ímã sempre terá dois polos, um positivo e outro negativo. Abaixo está uma figura de um ímã e seu campo magnético:
Em um imã real isso pode ser visto com uma experiência básica. Basta colocar limalhas de ferro sobre uma folha de papel A4 e abaixo um ímã. A imagem produzida é algo deste tipo:
2 – Campo magnético em condutores percorridos por correntes elétricas
Um condutor tem com característica principal a presença de elétrons livres em seu interior. Esses elétrons quando submetidos a qualquer diferença de potencial ganham energia potencial elétrica e começam a se movimentar. Esse movimento gera um fluxo de elétrons dentro do condutor, esse fluxo é chamado de corrente elétrica.
A detecção do campo magnético é feita através da força que ele exerce em outros tipos de materiais magnéticos e também por cargas elétricas em movimento (corrente elétrica).
O campo magnético está sempre presente ao redor de um condutor que é percorrido por uma corrente elétrica. Como o campo magnético é uma grandeza vetorial e geralmente é representado pela letra B(denominado por vetor indução magnético), no entanto, ele possui um módulo (tamanho), direção e sentido.
O sentido do campo magnético é dado pela regra da mão direita, essa regra funciona da seguinte maneira: O dedo polegar aponta sempre para o sentido da corrente elétrica, já os outros dedos aponta de forma circular em volta do polegar. Abaixo está um esboço da presença do campo magnético seguindo a regra da mão direita.
Geralmente representa-se o campo magnético em um plano apenas sendo um ponto representando campo saindo do plano e um x representando o campo entrando no plano.
O cálculo do vetor indução magnética exige certo conhecimento de cálculo diferencial geralmente visto em cursos superiores de física, matemática, engenharias, química e etc., no entanto a nível básico existem equações prontas que pode auxiliar no cálculo desse vetor. As equações mais comuns são:
a – Campo magnético de um fio retilíneo
O campo magnético de um fio retilíneo percorrido por uma corrente elétrica pode ser equacionado matematicamente por:
Onde: B = campo magnético
i = corrente elétrica
R = distancia do eixo em que se localiza o fio retilíneo
μ = permeabilidade magnética do meio
Observação: a permeabilidade magnética é uma constante que depende do meio em que o fio se encontra. O valor dessa constante no vácuo vale μo = 4π x 10-7 com as devidas unidades físicas.
b – Campo magnético de um solenoide.
Um solenoide nada mais é do que um fio enrolado em um objeto cilíndrico. O campo magnético em um ponto P dentro de um solenoide percorrido por uma corrente elétrica está equacionado abaixo junto à ilustração para facilitar o entendimento.
Onde: B = campo magnético
μ = permeabilidade magnética do meio
L = comprimento do solenoide
N = numero de voltas dadas no fio
i = corrente elétrica
A unidade em que se mede campo magnético geralmente é o tesla representado pela letra T.
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