Electromagnetismo, Campo Eléctrico e Electroíman

GUSSOW, Milton; Eletricidade Básica, 2ª ed. Revisada e Ampliada, PEARSON Makron Books: São Paulo, 1997, 639 pp.
Máximo, Antônio; Alvarenga, Beatriz - Física, ensino médio - Editora Scipione - São Paulo, 2000;
Gaspar, Alberto - Física, Eletromagnetismo, Física Moderna - Volume 3 - Editora Ática, 2009;

Índice
Introdução
Electromagnetismo
História do electromagnetismo
Campo Magnético
Aplicação do Campo Magnético
Campo Magnético no Quotidiano
Electroíman
Aplicações
Conclusão
Bibliografia

Introdução

Electromagnetismo é a parte da física que estuda as propriedades eléctricas e magnéticas da matéria e as relações que se estabelecem entre si. O electromagnetismo é o nome da teoria desenvolvida por James Maxwell (físico britânico), para explicar a relação entre a electricidade e o magnetismo. Os fenómenos electromagnético são produzidos por cargas eléctricas em movimento. A Indução é uma das variáveis magnéticas fundamentais relacionada com a intensidade do campo magnético. Um electroíman é composto por um núcleo de ferro enrolado num fio condutor (bobina). Quando a corrente eléctrica passa pelo fio é criado um campo magnético, assim, o núcleo de ferro reage como um íman. Entretanto neste trabalho iremos abordar o electromagnetismo e o Electroíman incluindo as suas aplicações.

Electromagnetismo

O electromagnetismo é parte da física que estuda as propriedades eléctricas e magnéticas da matéria, em particular as relações estabelecidas entre elas. Denomina-se electromagnetismo a disciplina científica que estuda as propriedades eléctricas e magnéticas da matéria e, em especial, as relações que se estabelecem entre elas.

História do electromagnetismo

A existência de forças naturais de origem eléctrica e magnética fora observada em contextos históricos independentes, mas só na primeira metade do século XIX um grupo de pesquisadores conseguiu unificar os dois campos de estudo e assentar os alicerces de uma nova concepção da estrutura física dos corpos.

No final do século XVIII Charles-Augustin de Coulomb e Henry Cavendish haviam determinado as leis empíricas que regiam o comportamento das substâncias electricamente carregadas e o dos ímans. Embora a similaridade entre as características dos dois fenômenos indicasse uma possível relação entre eles, só em 1820 se obteve prova experimental dessa relação, quando o dinamarquês Hans Christian Oersted, ao aproximar uma bússola de um fio de arame que unia os dois pólos de uma pilha elétrica, descobriu que a agulha imantada da bússola deixava de apontar para o norte, orientando-se para uma direção perpendicular ao arame.

Pouco depois, André-Marie Ampère demonstrou que duas correntes elétricas exerciam mútua influência quando circulavam através de fios próximos um do outro. Apesar disso, até a publicação, ao longo do século XIX, dos trabalhos do inglês Michael Faraday e do escocês James Clerk Maxwell, o eletromagnetismo não foi – nem começou a ser – considerado um autêntico ramo da física.

Campo Magnético

Em elétrica cada carga cria em torno de si um campo elétrico, de modo análogo o imã cria um campo magnético, porém num imã não existe um mono-pólo assim sempre o imã tem a carga positiva e a negativa.

Para representarmos o campo magnético usaremos o símbolo . Para determinar o sentido de utilizamos uma bússola (que só a partir dos estudos do magnetismo pôde ser utilizada para a navegação, com grande importância até nos dias de hoje).

Aplicação do Campo Magnético

Os primeiros estudos realizados nessa área foram feitos no século VI a.C. por Tales de Mileto, que observou a capacidade de algumas pedrinhas, que hoje são chamadas de magnetita, de atraírem umas às outras e também ao ferro.

Já a primeira aplicação prática do magnetismo foi encontrada pelos chineses: a bússola, que se baseia na interação do campo magnético de um imã (a agulha da bússola) com o campo magnético terrestre. No século VI, os chineses já dominavam a fabricação de imãs.

Os estudos sobre o magnetismo somente ganharam força a partir do século XIII, quando alguns trabalhos e observações foram feitos sobre a eletricidade e o magnetismo, que ainda eram considerados fenômenos completamente distintos. Essa teoria foi aceita até o século XIX.

Os estudos experimentais na área foram feitos pelos europeus. Pierre Pelerin de Maricourt, em 1269, descreveu uma grande quantidade de experimentos sobre magnetismo. Devem-se a ele as denominações polo norte e polo sul às extremidades do imã, bem como a descoberta de que a agulha da bússola apontava exatamente para o norte geográfico da Terra.

A grande revolução nos estudos do magnetismo foi feita por Oesterd, em 1820. Ele descobriu que fenômenos elétricos e magnéticos estão inter-relacionados. De acordo com essa teoria, denominada eletromagnetismo, cargas elétricas em movimento geram campo magnético, e campo magnético em movimento gera corrente elétrica. Esses estudos foram finalizados por Maxwell que estabeleceu bases teóricas sólidas sobre a relação entre o campo elétrico e o magnético, ou seja, as ondas eletromagnéticas.

Foi a partir de então que se tornaram possíveis a invenção e o aperfeiçoamento de diversos instrumentos que estão presentes no nosso cotidiano, como o motor elétrico, cartões magnéticos, a produção de energia nas usinas hidrelétricas, ondas de rádio e televisão, aparelhos de telecomunicação etc.

Campo Magnético no Quotidiano

O estudo do campo magnético terrestre possibilitou o entendimento de instrumentos de navegação com maior precisão, como as bússolas e por consequência o estudo dos imãs e magnetos.

Também foi devido aos avanços desses estudos que se desenvolveram os electroímans, que possibilitaram a automatização de diversas partes dos processos industriais.

Electroíman

Electroíman é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, semelhantes àqueles encontrados nos ímãs naturais. É geralmente construído aplicando-se um fio elétrico espiralado ao redor de um núcleo de ferro, aço, níquel ou cobalto ou algum material ferromagnético.

Quando o fio é submetido a uma tensão, o mesmo é percorrido por uma corrente elétrica, o que gerará um campo magnético na área a este aspecto, espira através da Lei de Biot-Savart. A intensidade do campo e a distância que ele atingirá a partir do eletroíman dependerão da intensidade da corrente aplicada e do número de voltas da espira.

A passagem de corrente elétrica por um condutor produz campos magnéticos nas suas imediações e estabelece um fluxo magnético no material ferromagnético envolto pelas espiras do condutor. A razão entre a intensidade do fluxo magnético concatenado pelas espiras e a corrente que produziu esse fluxo é a indutância.

O pedaço de ferro apresenta as características de um ímã permanente, enquanto a corrente for mantida circulando, e o campo magnético pode ser constante ou variável no tempo dependendo da corrente utilizada (contínua ou alternada). Ao se interromper a passagem da corrente o envolto pelas espiras pode tanto manter as características magnéticas ou não, dependendo das propriedades do mesmo.

Aplicações

Guindaste electromagnético em operação. Electroímanes são usados em diversos aparelhos, como motores, faróis de carro, campainhas e discos-rígidos. Nos auto-falantes, são usados dois ímãs: um permanente e um electroíman, que é ligado e desligado na frequência adequada, indo para a frente e para trás, como um pistão, fazendo o cone vibrar e produzir o som. Electroíman mais poderosos são utilizados para separar o lixo em ferros-velhos, ou nos portos para colocar contêineres em navios

Conclusão

Terminado o trabalho, pudemos constatar que a teoria eletromagnética é muito usada na construção de geradores de energia eléctrica, dentre estes destacam-se os alternadores ou geradores de corrente alternada, que propiciam maior rendimento que os de corrente contínua por não sofrerem perdas mediante atrito. A base do alternador é o electroíman, núcleo em geral de ferro doce e em torno do qual se enrola um fio condutor revestido de cobertura isolante. O dispositivo gira a grande velocidade, de modo que os pólos magnéticos mudam de sentido e induzem correntes eléctricas que se invertem a cada instante.

Com isso, as cargas circulam várias vezes pela mesma sessão do condutor. Os electroímanes também são utilizados na fabricação de elevadores e instrumentos cirúrgicos e terapêuticos. Seu uso abrange diversos campos industriais, uma vez que os campos que geram podem mudar de direcção e de intensidade.

Bibliografia

GUSSOW, Milton; Eletricidade Básica, 2ª ed. Revisada e Ampliada, PEARSON Makron Books: São Paulo, 1997, 639 pp.
Máximo, Antônio; Alvarenga, Beatriz - Física, ensino médio - Editora Scipione - São Paulo, 2000;
Gaspar, Alberto - Física, Eletromagnetismo, Física Moderna - Volume 3 - Editora Ática, 2009;