Campo Magnético

Historicamente, o estudo do eletromagnetismo começou com as observações das interações entre materiais ferromagnéticos. Substâncias como ferro sob condições apropriadas exibem forças de atração e repulsão muito intensas. Em 1819, Oesrted primeiro mostrou a ligação entre Eletricidade e Magnetismo demonstrando o torque sobre a agulha de uma bússola colocada próximo à uma corrente elétrica.

Muito cedo nos anos 1830 Michael Faraday fez a observação de que uma corrente variável num circuito elétrico pode causar o surgimento de uma corrente (corrente induzida) num segundo circuito. A Indução eletromagnética é o princípio que rege o funcionamento dos motores elétricos, geradores, transformadores, e alguns tipos de aceleradores de partículas.

A lei de Faraday é um dos quatro pilares da teoria eletromagnética. Sem ela, nós não poderíamos ter luz.

O vetor do campo Magnético é semelhante á definição do vetor campo elétrico. Experimentalmente que quando uma carga de velocidade v nas vizinhanças de um ímã ou de um condutor percorrido por corrente há uma força adicional sobre ele. Esta força será dependente do valor e da direção da velocidade. Podemos calcular a força a ela aplicada medindo a força sobre a carga em repouso e tirando a força elétrica da força total quando a carga está em movimento. Admitindo que não haja campo elétrico no ponto do espaço considerado. Generalizando a experiência para várias cargas no espaço temos:

• A força é proporcional à carga q
• A força é proporcional à velocidade escalar
• A grandeza e a direção da força dependem da direção e sentido da velocidade v
• Quando a velocidade da partícula está orientada ao longo de certa reta no espaço a força é nula
• Quando a velocidade não está orientada ao longo desta reta, há uma força perpendicular a ela e também à direção da velocidade
• Quando o vetor velocidade faz um ângulo θ com a reta a força é proporcional a senθ
• A força sobre uma carga negativa tem sentido oposto ao da força sobre uma carga positiva com a mesma velocidade

Em resumo o vetor campo magnético B pode ser descrito como:


O vetor B é chamado vetor de indução magnética ou densidade de fluxo elétrico. Sua unidade é o Tesla (T)

1T=1N.s/C.m=1 N/A.m

1T=10⁴Gauss

Assim, o campo magnético é a tendência de atrair partículas carregadas, elétrons e prótons, e corpos metálicos magnetizáveis (materiais ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto, o níquel e ligas como o alnico).
O campo pode ser produzido pôr imãs e eletroímãs, que aproveitam o efeito magnético da corrente elétrica.

A corrente elétrica num condutor produz campo magnético em torno dele. Há uma força sobre ele que é igual á soma das forças magnéticas sobre as partículas que se movem para constituir a corrente.

Figura 1: elemento de corrente de comprimento l.

Na figura acima temos um segmento do condutor de seção de reta A e comprimento l com corrente I. quando o condutor está num campo magnético B, a força em cada carga será, onde é a velocidade de deslocamento das cargas. O número de cargas no condutor é igual ao número de cargas por unidade de volume n vezes o volume Al. Portanto a força no condutor será:

A corrente no condutor é:

Então a força será:

Onde I é o vetor cujo módulo é o comprimento do condutor e cuja direção e são sentidos são paralelos a . Neste caso a equação é aplicada para um condutor retilíneo e a indução magnética seja constante em todo seu comprimento. Para generalizar:



Ondeé o elemento de corrente.

Se enrolarmos um fio condutor, formando um indutor ou bobina, em torno de uma forma, o campo magnético no interior deste será a soma dos campos produzidos em cada espira (N).

Figura 2: Bobina com N espiras e de comprimento L.

Campo Magnético produzido em volta de um fio retilíneo infinito – linhas de força são círculos concêntricos, sentido dado pela regra da mão direita e módulo dado por:

Figura 3: Campo magnético de um fio finito.

Podemos generalizar a fórmula anterior. Passando () para o outro membro temos:

Por outro lado, reconhecemos que é o comprimento de uma linha de força circular de raio r, com centro no fio condutor. O campo magnético é sempre tangente ao círculo em cada ponto. O produto é chamado “circulação” do campo magnético pelo percurso fechado circular.