Os ímanes sempre fascinaram pessoas de todas as idades. Desde a simples alegria de brincar com ímanes quando éramos crianças, até às aplicações mais complexas do magnetismo na tecnologia moderna, é evidente que os campos magnéticos são uma força intrigante e importante no nosso mundo. Neste artigo, mergulharemos no mundo dos campos magnéticos, explorando suas propriedades, comportamentos e várias aplicações.
O que é um campo magnético?
Um campo magnético é um campo de forças invisível que rodeia certos materiais, como ímanes e correntes eléctricas, e que pode atrair ou repelir outros materiais magnéticos. Os campos magnéticos são criados pelo movimento de partículas eletricamente carregadas, como os electrões, dentro de um material. A direção do campo magnético é determinada pela direção das cargas em movimento.
O vetor do campo magnético
Um campo magnético pode ser representado por um campo vetorial, que atribui um vetor a cada ponto no espaço que descreve a direção e a intensidade do campo magnético nesse ponto. A direção do vetor campo magnético é definida pela regra da mão direita, que diz que se enrolarmos os dedos da mão direita em torno da direção da corrente, a direção para a qual o polegar aponta é a direção do campo magnético.
Linhas de campo magnético
Uma forma de visualizar os campos magnéticos é através da utilização de linhas de campo magnético. Estas linhas são linhas imaginárias que seguem a direção do campo magnético. A densidade das linhas indica a intensidade do campo, sendo que mais linhas por unidade de área representam um campo mais forte. As linhas de campo magnético formam sempre laços fechados, começando e terminando nos pólos magnéticos.
O Dipolo Magnético
Um dipolo magnético é um modelo simples para compreender o comportamento dos campos magnéticos. Consiste em dois pólos magnéticos, um pólo norte (N) e um pólo sul (S), separados por uma pequena distância. As linhas de campo magnético partem do pólo norte e curvam-se para o pólo sul, formando um circuito fechado. A intensidade do campo magnético em qualquer ponto é proporcional ao momento magnético do dipolo e inversamente proporcional ao quadrado da distância ao dipolo.
Propriedades dos campos magnéticos
Os campos magnéticos apresentam várias propriedades interessantes que os tornam únicos entre as forças fundamentais da natureza.
1. Os campos magnéticos são campos vectoriais
Como mencionado anteriormente, os campos magnéticos são campos vectoriais, o que significa que têm magnitude e direção. Isto contrasta com os campos escalares, que apenas têm magnitude mas não têm direção. A natureza vetorial dos campos magnéticos é responsável por muitas das suas propriedades e comportamentos únicos.
2. Os campos magnéticos são conservadores
Uma força conservativa é aquela que depende apenas das posições inicial e final de um objeto, e não do caminho percorrido entre esses pontos. Os campos magnéticos, tal como os campos gravitacionais, são conservativos. Isto significa que o trabalho efectuado por um campo magnético sobre uma carga em movimento é independente da trajetória, o que tem implicações importantes para a conservação da energia em sistemas magnéticos.
3. O campo magnético é perpendicular ao campo elétrico
Numa carga eléctrica em movimento, o campo magnético é sempre perpendicular à direção do campo elétrico e à direção do movimento da carga. Esta relação é conhecida como a regra da mão direita para