Explicamos o que é um campo magnético, como é produzido e quais são as suas características. Também falamos sobre o campo magnético da Terra.
O que é um campo magnético?
Um campo magnético é a representação matemática da forma como as forças magnéticas são distribuídas no espaço em torno de uma fonte magnética. Essa fonte pode ser um ímã, uma carga em movimento ou uma corrente elétrica (muitas cargas em movimento). Enquanto algum desses elementos existir, haverá um campo magnético ao seu redor, ou seja, um campo de forças magnéticas. Fora deste campo não há efeitos magnéticos.
Uma característica fundamental dos campos magnéticos é que Eles são dipolos: eles têm um pólo norte e um pólo sul., que também são chamados de pólo positivo e pólo negativo. Ao contrário dos campos elétricos que podem ser gerados por cargas elétricas (como um elétron), não há “cargas magnéticas” que gerem campos magnéticos. Os campos magnéticos sempre têm dois pólos associados a eles. Como consequência, as linhas do campo magnético são sempre fechadas, como no caso do imã: saem do polo norte e chegam ao polo sul.
Veja também: Campo gravitacional
Origem de um campo magnético
Para que exista um campo magnético deve haver uma fonte de energia magnética (como um ímã), uma carga em movimento ou uma corrente elétrica. Esses elementos são os únicos capazes de criar um campo magnético e os únicos que podem ser afetados por ele.
Uma carga elétrica (como um elétron se movendo no espaço) gera um campo magnético ao seu redor que exercerá uma força em outra carga em movimento. O mesmo acontece com as correntes elétricas.
O caso dos ímãs é particular porque não há cargas móveis envolvidas, ao contrário, esses materiais geram um campo magnético devido a certos fenômenos microscópicos complexos.
Conforme descrito pela Lei de Ampère e pelas equações de Maxwell, os campos magnéticos e elétricos geralmente existem juntos na natureza. Certas mudanças no tempo em um campo magnético produzem campos elétricos. Um bom exemplo da coexistência desses dois campos é a radiação eletromagnética, como a luz.
A presença de campos magnéticos pode ser verificada usando um dispositivo conhecido como magnetômetro.
Tipos de campo magnético
Os campos magnéticos podem ser classificados de acordo com sua fonte de criação:
- Campos magnéticos provenientes de um ímã. Os imãs são materiais que possuem a particularidade de possuir um campo magnético permanente, criado pelo que é conhecido na física como o rodar dos elétrons (pode ser entendido pensando nisso como um spin sobre si mesmo). Por outro lado, existem metais que podem “tornar-se” ímãs quando são magnetizados por meio de um campo magnético externo.
- Campos magnéticos provenientes da corrente. Qualquer carga em movimento produz um campo magnético. Portanto, uma corrente elétrica também produz um campo magnético. Por exemplo: eletroímãs (como o da figura acima) são dispositivos nos quais a corrente circula por meio de uma bateria através de um fio enrolado em um metal. Essa corrente gera um campo magnético ao seu redor que magnetiza o metal e gera outro campo magnético. Assim, os eletroímãs são usados para gerar campos magnéticos variáveis, pois a alteração da corrente altera o campo magnético.
direção de um campo magnético
A direção de um campo magnético pode ser descrito usando linhas ou vetores, responsável por indicar a direção para a qual apontam as forças magnéticas. Na figura acima você pode ver claramente as linhas do campo magnético gerado pelo ímã, que indicam a direção da força com a qual o ímã interage com as partículas de metal.
O fato de o campo magnético ter direção implica que ele é um vetor. Qualquer força é uma grandeza vetorial, ou seja, representa uma magnitude que tem uma direção e um sentido, como a velocidade. Como o campo magnético é proporcional à força magnética, também é uma quantidade vetorial. De fato, é interessante notar que a força magnética sentida por uma partícula em movimento imersa em um campo magnético é sempre perpendicular à direção do campo e à sua própria velocidade.
campo magnético terrestre
Nosso planeta tem um campo magnético natural., também chamado de campo geomagnético. No centro da Terra existe ferro fundido (devido às altas temperaturas). Devido à rotação terrestre, esse líquido metálico está em constante movimento, formando uma corrente elétrica (quando o metal se move, os elétrons que o compõem se movem). Essa corrente é o que produz o campo magnético da Terra, que é tão forte que escapa da superfície da Terra.
O campo magnético terrestre desempenha um papel muito importante, pois desvia a radiação do Sol, muito perigosa para os seres vivos. Sem o campo magnético da Terra, a atmosfera seria destruída pelos raios cósmicos.. As bússolas que usamos para navegação interagem com esse campo: sua agulha magnetizada está sempre alinhada com o campo magnético terrestre indicando o norte. Além disso, muitos animais migratórios utilizam o campo magnético do planeta para se orientar e se deslocam sempre na mesma direção em determinados períodos do ano.
Referências
- “Campo magnético” na Wikipedia, The Free Encyclopedia.
- “O que são campos magnéticos?” na Khan Academy.
- “Campo magnético” em Física Prática.
- “Campo magnético” em Ciências Naturais.
- “O que é o campo magnético?” (vídeo) en The Tabletop Explainer.
- “Campo magnético” na Enciclopédia Britânica.