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Eletromagnetismo: Visão geral, Imã e Regra da mão direita

Força Magnética e regra da mão esquerda

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Teoria da relatividade

Física quântica

Processos de eletrização

Receptores elétricos

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

 sobre o magnetismo, incluindo aspectos do Campo Magnético. Fonte: 

Excelente, vamos entrar agora em um assunto super interessante: o campo magnético! Vamos imaginar que temos um superpoder que nos permite ver coisas invisíveis. Com esse poder, poderíamos ver uma espécie de campo, ou região, ao redor de imãs e de fios por onde passa corrente elétrica. Esse é o campo magnético!

Então, o que é exatamente esse campo magnético? Bem, é uma região do espaço onde as cargas elétricas em movimento experimentam uma força especial, a força magnética. Essa força pode mudar a trajetória dessas cargas em movimento, fazendo com que elas se desviem de seu caminho original.

Mas o que gera esse campo magnético? Isso é interessante! O campo magnético é causado pelo movimento de cargas elétricas. Isso pode acontecer, por exemplo, quando a corrente elétrica flui através de um fio, ou mesmo quando partículas subatômicas, como os elétrons, oscilam.

Agora vamos falar sobre algumas propriedades do campo magnético. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida do campo magnético é o Tesla, que foi nomeado em homenagem a Nikola Tesla, um dos grandes pesquisadores do magnetismo.

Assim como o campo elétrico e o campo gravitacional, o campo magnético é uma grandeza vetorial. Isso significa que tem magnitude (ou módulo), direção e sentido.

E o que pode produzir um campo magnético? Bem, além dos imãs naturais, também temos os imãs artificiais, feitos com bobinas condutoras e espirais.

Curiosidade bacana: quando um campo elétrico oscila em alguma parte do espaço, essa oscilação gera um campo magnético orientado em uma direção perpendicular (em um ângulo de 90º) ao campo elétrico.

Para ajudar a visualizar o campo magnético, os cientistas usam um recurso chamado linhas de indução. Com elas, conseguimos ter uma noção melhor do formato do campo magnético.

E uma última coisa antes de encerrarmos: os campos magnéticos dão aos ímãs a capacidade de atrair ou repelir outros ímãs. Então, quando você aproxima dois imãs e eles se grudam ou se afastam, é o campo magnético em ação! Isso é muito legal, não é mesmo?

Imagine que você está desenhando um labirinto - você faz um monte de linhas que nunca se cruzam, certo? Bem, as linhas do campo magnético são parecidas com isso: elas sempre formam loops fechados e nunca se cruzam. Isso é muito importante!

E tem mais uma coisa interessante. Você já viu um monte de pessoas perto de uma barraca de sorvete em um dia quente de verão? Quanto mais perto as pessoas estão, mais você sabe que o sorvete deve ser realmente bom! Com as linhas do campo magnético é parecido. Quanto mais próximas as linhas estão, mais forte é o campo magnético naquela região.

Agora, vamos imaginar nosso ímã novamente. O campo magnético tem um ponto de onde parecem sair todas essas linhas do campo magnético. Esse ponto é chamado de norte magnético. E tem outro ponto onde parece que todas essas linhas estão mergulhando de volta para dentro do ímã. Esse é o sul magnético.

Portanto, para simplificar, as linhas do campo magnético parecem sair do polo norte do ímã e entrar no polo sul. Como se o ímã fosse um circuito para essas linhas invisíveis de campo magnético!

Ok, aqui vai um conceito intrigante na nossa jornada pelo campo magnético: os monopolos magnéticos.

Você já tentou separar os dois lados de um ímã? Não importa o quão pequeno você quebre o ímã, sempre haverá um lado norte e um lado sul, certo? Bem, isso é porque, diferente do campo elétrico, que permite a existência de cargas positivas e negativas separadamente, o campo magnético não tem monopolos. Isso significa que todo campo magnético sempre terá um polo sul e um polo norte. É como se fosse uma lei do universo magnético!

Agora imagine uma carga elétrica, como um elétron, por exemplo, se movendo em uma região onde tem campo magnético. O que acontece? Uma força magnética aparece, mas ela é um pouco estranha. Ela é perpendicular à velocidade do elétron e à direção do campo magnético. Isso causa uma deflexão, ou mudança, na trajetória da carga elétrica.

Quer ver um exemplo disso em ação? Olhe para os polos magnéticos da Terra. Eles têm um campo magnético forte e são capazes de defletir partículas carregadas vindas do vento solar. Essa deflexão das partículas carregadas cria um espetáculo de luz maravilhoso no céu conhecido como auroras polares. Então, na próxima vez que você olhar para uma aurora polar, lembre-se que é o campo magnético da Terra em ação!

E é isso, o incrível mundo do campo magnético. É fascinante, não é? Agora, vamos continuar nossa exploração.

Estamos prontos para mergulhar mais fundo no campo magnético? Bem, eu espero que sim, porque agora nós vamos falar sobre a fórmula do campo magnético.

A primeira coisa que você precisa saber é que a fórmula usada para calcular o campo magnético depende da forma do objeto que o produz. Vamos ver alguns exemplos comuns: fios, espiras e bobinas.

. Imagine um fio que tem corrente elétrica passando por ele. Como podemos calcular a intensidade do campo magnético que ele produz? Bem, usamos uma fórmula especial para isso:

Aqui, B é o campo magnético que queremos calcular e é medido em Tesla (T). μ0 é a permeabilidade magnética do vácuo, que é uma constante de valor 4π.10

 T.m/A. i é a corrente elétrica no fio, medida em Ampères (A), e d é a distância do ponto onde queremos calcular o campo até o fio, medida em metros (m).

E qual é a direção desse campo magnético? Podemos determiná-la usando a regra da mão direita, como vimos na aula anterior!

 em vez de um fio? Nesse caso, a fórmula muda um pouco. Agora, nós usamos a seguinte equação:

Aqui, R é o raio da espira, medido em metros (m).

. Uma bobina é basicamente um conjunto de espiras condutoras. O cálculo do campo magnético produzido por uma bobina é muito similar ao feito para espiras. A diferença é que agora temos um novo elemento na equação, n, que é o número de espiras que formam a bobina. Aqui está a fórmula:

Nas bobinas, o campo magnético concentra-se em seu interior, como visto na figura abaixo:

Que tal agora nos aprofundarmos no campo magnético da nossa própria casa gigante, o planeta Terra? Sabia que a Terra age como um grande ímã natural? Incrível, né? Vamos aprender mais sobre isso!

A Terra possui um campo magnético ao seu redor, o que chamamos de magnetosfera. Agora você deve estar se perguntando, como isso é formado? Bem, essa é uma pergunta excelente e os cientistas têm uma teoria interessante sobre isso.

A teoria mais aceita é a do dínamo, que diz que o campo magnético da Terra é criado por correntes elétricas que fluem no núcleo externo líquido da Terra, que é composto principalmente de ferro e níquel. Essas correntes são geradas por movimentos de convecção, impulsionados pelo calor do núcleo interno da Terra.

Mas, como podemos "sentir" esse campo magnético? Bem, uma das maneiras mais claras é através do comportamento das bússolas. As agulhas das bússolas se alinham ao campo magnético da Terra, apontando para o que chamamos de Polo Norte magnético.

Aqui, temos que esclarecer uma coisa: os polos magnéticos da Terra não são exatamente os mesmos que os polos geográficos. O Polo Norte magnético, para onde a bússola aponta, na verdade fica no Canadá! E, para complicar ainda mais, ele se move cerca de 10 quilômetros por ano! Já o Polo Sul magnético fica na Antártica.

Mas e quanto aos polos geográficos? Bem, eles são os pontos onde o eixo de rotação da Terra intersecta sua superfície. Mas, lembre-se, esses pontos não são os mesmos que os polos magnéticos!

Então, aí está! A Terra não é apenas um planeta giratório flutuando no espaço, é também um imenso ímã giratório! Incrível, né?