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27.2 O CAMPO MAGNÉTICO
AULA 27 CAMPO MAGNÉTICO E FORÇA MAGNÉTICA
- DEFINIR CAMPO MAGNÉTICO
- DEFINIR FORÇA MAGNÉTICA
27.1 UM POUCO DE HISTÓRIA
OBJETIVOS
A cidade grega de Magnésia já era conhecida na Antiguidade por existir, na
sua região, um mineral ( Fe 3O4
) cuja característica era atrair pequenos pedaços de
ferro. Esse mineral, hoje conhecido como magnetita, tem seu nome relacionado ao
da cidade, assim como as palavras magnético e magnetismo.
Aristóteles atribuiu a Thales (625 aC – 545 aC) a primeira discussão sobre
magnetismo. Na China, as primeiras referências ao magnetismo datam do quarto
século antes da Era Cristã e o primeiro estudo sobre a utilização de uma bússola
magnética foi feito por Shen Kuo (1031 – 1095), que mostrou a sua utilidade para
a navegação. A bússola magnética é constituída basicamente por uma agulha de
magnetita, capaz de se orientar numa direção próxima da direção Norte-Sul
geográfica. Essa capacidade de orientação foi explicada por William Gilbert em
1600, no seu livro De magnete, Magnetisque Corporibus et de Magno Magnete
Tellure (Sobre os magnetos, e corpos magnéticos e sobre o grande magneto da
Terra). Gilbert mostrou experimentalmente que a Terra podia ser comparada a um
enorme imã.
Em 1819 começa o estudo da relação entre magnetismo e eletricidade, com a
descoberta de Hans Christian Oersted (1777-1851) que um fio percorrido por uma
corrente elétrica influenciava uma bússola: quando esta era colocada paralelamente
ao fio, ela se orientava no sentido perpendicular a ele. Paralelamente, André Marie
Ampère (1775--1836), Carl Friedrich Gauss (1777-1855) e Michael Faraday
(1791—1867) desenvolveram trabalhos mostrando outras relações entre
eletricidade e magnetismo. Finalmente, coube a James Clerk Maxwell (1831—1879)
sintetizar e expandir os resultados obtidos pelos seus antecessores, unificando
eletricidade, magnetismo e óptica em uma única disciplina, denominada
eletromagnetismo. A nova teoria era muito poderosa, mas tinha inconsistências em
alguns casos, as quais foram resolvidas por Albert Einstein (1879—1955) na sua
Teoria da Relatividade Restrita.
Um imã permanente tem nas suas extremidades o que chamamos de polos
magnéticos (nome dado por Gilbert em analogia aos polos geográficos). A eles,
damos os nomes de polo Norte e polo Sul. A experiência nos mostra que
quando aproximamos polos de mesmo nome, eles se repelem; ao contrário,
os polos que possuem nomes diferentes se atraem quando colocados
próximos um do outro. Essa situação é semelhante à das cargas elétricas e
poderia sugerir a existência separada dos dois tipos de polos, tal como no caso das
cargas elétricas. Entretanto, as experiências realizadas até hoje mostraram
que não existe um polo magnético isolado na Natureza. Quando se quebra
um imã em dois pedaços, polos iguais porém opostos, aparecem nas extremidades
dos dois fragmentos, resultando na formação de dois imãs.
Da mesma forma que na eletricidade, as interações magnéticas são descritas
através da noção de campo magnético. As propriedades fundamentais dos
campos magnéticos, observadas experimentalmente, são as seguintes:
1) Os campos magnéticos se originam de cargas elétricas em
movimento. Uma carga elétrica cria um campo elétrico quer esteja em repouso
quer esteja em movimento. Entretanto, o campo magnético só é gerado por cargas
elétricas em movimento. Estas cargas (em movimento), no caso de imãs,
encontram-se nos átomos que os constituem.
2) Uma corrente elétrica cria um campo magnético.
A figura 27.1 ilustra o campo magnético existente num ímâ, na Terra e num
fio transportando corrente.
Figura 27.1: Ilustração do campo megnético (a) num ímã, (b) na Terra e (c) num fio
tranportando corrente.
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