Magnetismo e Eletromagnetismo: Conceitos e Experimentos

Magnetismo e Eletromagnetismo

Fe, Co, Ni e outros metais podem apresentar atração ou repulsão a outros materiais.

William Gilbert: Os polos Norte e Sul são magnéticos.

Descoberta do ímã natural: Magnetita (óxido de Fe (Fe2O3)) e da Magnésia (China).

Carga em repouso: Cria um campo elétrico; em movimento, cria um campo eletromagnético.

Carga elétrica <-> campo elétrico

Massa <-> campo gravitacional

Ímã <-> campo magnético

• 1831 - Michael Faraday: Criou o conceito de linhas de força que explicam o comportamento das forças à distância.
• Pierre de Maricourt: Percebeu que não existem monopólos magnéticos.

Propriedades do Campo Magnético:

1. Todas as linhas do campo magnético vão do polo norte ao polo sul magnético.
2. A força do campo magnético é proporcional ao número de linhas de campo por unidade de área.
3. O vetor campo magnético B é tangente à linha de campo que passa por um determinado ponto.
4. As linhas de campo nunca se cruzam ou se interceptam.
5. As linhas de campo são fechadas e não há nenhuma ruptura na superfície de um ímã.

Hans Christian Ørsted: Descobriu que uma corrente elétrica pode produzir um campo magnético, causando a deflexão de uma agulha próxima. Este fenômeno é conhecido como o efeito Ørsted.

André-Marie Ampère: Descobriu que dois condutores que transportam corrente elétrica podem se atrair ou repelir, como dois ímãs.

Magnetismo: Ampère concluiu que o magnetismo natural é causado por correntes elétricas atuando em nível molecular.

Michael Faraday: Concluiu que é possível gerar corrente elétrica a partir de campos magnéticos variáveis.

1860: James Clerk Maxwell concluiu que campos magnéticos podem ser criados a partir de campos elétricos variáveis.

Força de Lorentz: Quando uma partícula carregada eletricamente penetra em uma região com um campo magnético homogêneo, ela experimenta uma força conhecida como força de Lorentz.

Experimento de J.J. Thomson

Em 1897, J.J. Thomson, usando o tubo de raios catódicos, encontrou experimentalmente a relação entre a massa e a carga do elétron, determinando a carga específica do elétron.

q/m: Carga específica

Quando o feixe de elétrons é submetido a um campo magnético uniforme, ele sofre um desvio devido à força magnética que atua sobre ele.

Devido à deflexão do feixe, a força magnética que atua sobre ele é igual à força centrípeta que atua sobre o feixe de elétrons, permitindo estabelecer a seguinte equação:

q/m = 2V / (B² * R²)

q/m = 1.76 x 10¹¹ [C/kg]

Força Magnética sobre Corrente Elétrica

Para um condutor reto de comprimento L, carregando uma corrente I, disposto perpendicularmente a uma intensidade de campo magnético B, este condutor experimenta uma força magnética cuja magnitude é dada por:

F = I * L * B

Força Magnética entre Dois Condutores Paralelos

Quando dois fios conduzem correntes elétricas próximos um do outro, eles experimentam uma força atrativa ou repulsiva devido à interação entre os campos magnéticos gerados pelas correntes que fluem através deles. O módulo do campo magnético, quando um dos condutores é longo e reto de comprimento L, que carrega uma corrente I1 a uma distância r, é dado por:

B1 = (μ * I1) / (2 * π * r)

Se um segundo condutor, com o mesmo comprimento, carregando uma corrente I2, é posicionado a uma distância R e paralelo ao condutor anterior, ele experimentará uma força cujo módulo é:

F = I2 * L * B1

F = (μ * I1 * I2 * L) / (2 * π * R)