Fundamentos do Magnetismo e Eletromagnetismo: Conceitos Essenciais

Magnetismo

Materiais suscetíveis de serem atraídos por um ímã são chamados de materiais ferromagnéticos.

Tipos de Ímãs

• Natural: (magnetita, por exemplo) possuem propriedades magnéticas, mas são fracos.
• Artificial:
  • Permanente: mantêm suas propriedades magnéticas por muito tempo.
  • Temporário: só manifestam propriedades magnéticas quando submetidos à ação de um campo magnético.

Campo Magnético de um Ímã

É o espaço em que os fenômenos magnéticos são visíveis, causados pelo ímã.

É mais intenso em alguns lugares que em outros, atingindo sua intensidade máxima nos polos.

As linhas que se formam de um polo a outro são chamadas de linhas de força do campo magnético.

Se dois ímãs se aproximam com seus polos, repelem-se, porque as linhas de campo têm sentidos opostos; caso contrário, as linhas estão na mesma direção e se somam.

Eletromagnetismo

Quando um condutor é atravessado por uma corrente elétrica, surge um campo magnético ao seu redor, cujo sentido das linhas de força é determinado pela regra da mão direita ou do saca-rolhas.

A intensidade do campo depende da intensidade da corrente.

Tipos de Campo Magnético Gerado por Corrente

• Campo de uma Espira: as linhas de campo são muito dispersas e fracas, mesmo colocando o condutor em um anel (espira).
• Campo de uma Bobina: o campo de cada espira contribui para o campo total, que se concentra no centro. Nas extremidades da bobina, formam-se dois polos.

O número de linhas de força é chamado de fluxo magnético.

Conceitos Relacionados ao Campo Magnético

Indução Magnética: indica a intensidade do campo magnético e depende do número de voltas da bobina, mas quanto maior a bobina, mais dispersas as linhas de campo se tornam.

Permeabilidade Magnética: é a capacidade de um material de concentrar as linhas de força de um campo magnético.

Propriedades Magnéticas dos Materiais

• Ferromagnéticos: concentram as linhas de força, e sua permeabilidade é muito maior que a unidade (centenas ou milhares de vezes).
• Paramagnéticos: a permeabilidade é quase igual à unidade e as linhas de campo que passam por eles não são significativamente alteradas.
• Diamagnéticos: a permeabilidade é menor que a unidade, e as linhas de campo que os atravessam tendem a ser repelidas.

Eletricidade e Campo Magnético

Indução Eletromagnética

Indução eletromagnética é a produção de eletricidade através da ação magnética quando um condutor elétrico se desloca dentro de um campo magnético, gerando uma força eletromotriz (FEM) que se manifesta como uma tensão nas extremidades do condutor.

Isso ocorre sempre que as linhas de campo são cortadas.

Geração de Energia Elétrica

A corrente alternada (CA) pode ser gerada pela rotação de uma bobina perpendicularmente orientada em relação a um campo magnético, ou pela rotação do campo magnético dentro da bobina.

Motores Elétricos

Quando introduzimos um condutor e fazemos passar uma corrente por ele, ele experimenta uma força perpendicular à direção do fluxo magnético, e cuja direção é determinada pela regra da mão esquerda (Regra de Fleming):

• Dedo Indicador: direção das linhas de fluxo (campo magnético).
• Dedo Médio: sentido da corrente elétrica.
• Polegar: direção do movimento do condutor (força).

Transformador

Ele transforma a tensão, elevando-a ou reduzindo-a, alterando os parâmetros de tensão (V) e corrente (I), mas sem alterar a potência (idealmente).

A energia é transferida através do campo magnético variável que aparece no núcleo do transformador.

O transformador ideal deve obedecer à seguinte equação: N1 / N2 = V1 / V2 = m (relação de transformação).

Além disso, como a potência no primário e no secundário é igual, deduzimos que: V1 * I1 = V2 * I2.

O Transformador no Transporte de Energia

Para reduzir as perdas no transporte de energia, aumenta-se a tensão para que as intensidades de corrente, para a mesma potência, sejam mais baixas.

Nos locais de consumo, a distribuição é feita para tensões mais baixas, e a tensão é ajustada para as diversas aplicações.

A preferência pela corrente alternada (CA) é que a CA pode ser transformada com facilidade.