AULA-07-FÍSICA-APLICADA-À-BIOLOGIA

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FÍSICA APLICADA À BIOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Olá! 
As forças magnéticas estão presentes em diversos equipamentos e 
dispositivos que utilizamos no dia a dia. O campo magnético pode ser produzido 
por ímãs permanentes ou eletroímãs. Nesta aula, você vai entender as relações 
entre a corrente elétrica e o campo magnético, além de verificar que partículas 
carregadas, ou condutores com corrente elétrica, imersos em um campo 
magnético, sofrerão ação de forças magnéticas. Também, vai aprender a 
calcular a intensidade, a direção e o sentido da força magnética em condutores 
retilíneos com corrente elétrica, sob a ação de campos magnéticos. 
 
Bons estudos! 
 
 
 
 
 
 
 
 
AULA 07 - ELETROMAGNETISMO 
 
 
 
 
7 UMA BREVE HISTÓRIA DO ELETROMAGNETISMO 
Segundo relatos, os gregos perceberam alguns fenômenos magnéticos por volta 
de seis séculos antes de Cristo. Na região da Ásia, que na época fazia parte da Grécia, 
foi encontrada um tipo de pedra que conseguia atrair pedaços de ferro. O nome dessa 
região, chamada Magnésia, deu origem ao termo magnetismo. Tal pedra é, na verdade, 
um óxido de ferro (Fe3O4) chamado magnetita, e é um ímã natural. 
Os ímãs são geralmente objetos que podem atrair ferro ou aço, sendo feitos de 
ferro, cobalto, níquel ou ligas contendo esses elementos. Muito tempo depois dos 
gregos, por volta do século X da Era Cristã, os chineses aprenderam um processo 
simples de imantação, criando, assim, os primeiros ímãs artificiais. Com uma pedra de 
magnetita, esfregavam um corpo de ferro sempre no mesmo sentido, transformando-o 
em ímã. 
Atualmente, os ímãs apresentam-se em diversos formatos e tamanhos, com 
quantidades variadas de ferro, níquel e cobalto em sua composição. Quando 
colocamos um ímã em contato com limalhas de ferro, observaremos que existem duas 
áreas específicas nele, nas quais a quantidade de limalha de ferro condensada é maior, 
ou seja, as duas áreas onde o efeito magnético do ímã é mais evidente. Essas regiões 
são chamadas de polos do ímã. 
Para determinar a polaridade de um ímã basta suspendê-lo por um fio amarrado 
ao seu centro de gravidade e aguardar que ele atinja o equilíbrio. Ele ficará disposto 
aproximadamente na direção norte – sul geográfica. 
Adota-se como polo norte do ímã a sua extremidade voltada para o norte 
geográfico e como polo sul do ímã a extremidade voltada para o sul geográfico. A Terra 
se comporta como um ímã, o que explicaria a orientação da bússola aproximadamente 
na direção norte – sul, como pode ser visto na Figura 1. 
 
 
Highlight
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Figura 1 - Representação dos polos magnéticos da Terra e suas linhas de indução 
Fonte: https://shutr.bz/3JX208n. 
Dois fatos importantes foram verificados experimentalmente, que constituem 
princípios básicos do magnetismo: 
 Princípio da atração e repulsão magnéticas 
Polos magnéticos de mesma polaridade se repelem, e polos magnéticos de 
polaridades contrárias se atraem, conforme mostrado na Figura 2. 
Figura 2 - Princípio da atração e repulsão magnéticas 
Fonte: https://bit.ly/3TVqkvH. 
Inseparabilidade dos polos magnéticos 
Não existe ímã com apenas um polo. 
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Todas as tentativas de isolar um único polo magnético não tiveram sucesso. Se 
dividirmos um ímã em partes, na área onde ocorre a divisão, haverá dois polos opostos, 
de forma que cada pedaço terá dois polos e assim será um ímã. 
Se pudermos deduzir o processo pelo qual os ímãs se quebram, separando-os 
cada vez mais, obtemos o átomo, que, como você verá, é um ímã com dois polos 
opostos. Conclusão: um único polo magnético não pode existir isoladamente. Em outras 
palavras, a estrutura magnética mais simples é dipolar (Figura 3). 
Figura 3 – Inseparabilidade dos polos magnéticos 
Fonte: https://bit.ly/3TVqkvH. 
O eletromagnetismo é fundamental para o avanço tecnológico e a transformação 
da sociedade conforme conhecida atualmente. Devidos aos estudos do 
eletromagnetismo, foi possível criar equipamentos essenciais para a vida 
contemporânea, como os motores elétricos, transformadores de tensão, fornos micro-
ondas, antenas de transmissão de dados e os cartões magnéticos. Os telefones móveis 
funcionam através das ondas eletromagnéticas, eles são necessários para as 
comunicações sem fio. 
7.1 Campo magnético 
A região do espaço ao redor de um ímã é chamada de campo magnético. É 
representado por linhas de campo ou linhas de indução, sendo linhas imaginárias 
fechadas saindo do polo norte e entrando no polo sul (Figura 4). 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Campo magnético 
Fonte: https://bit.ly/3G5ikCV. 
No interior do ímã, as linhas de campo vão do polo Sul para o polo Norte. Cada 
ponto de um campo magnético é caracterizado por um vetor 𝐁⃗ denominado vetor de 
indução magnética ou vetor campo magnético, sempre tangente às linhas de campo e 
no mesmo sentido delas. 
Quando o campo magnético 𝐁⃗ for constante em todos os pontos, o campo 
magnético é dito uniforme. As linhas de indução magnética são retas paralelas e 
igualmente espaçadas. 
7.2 Direção e sentido da força que atua sobre fios (regra da mão direita) 
Todas as pessoas utilizam a força magnética. Ela está presente em motores 
elétricos, cinescópios de televisão, fornos de micro-ondas, alto-falantes, impressoras 
de computadores e discos magnéticos usados nos computadores (YOUNG; 
FREEDMAN, 2012). 
Ainda no século XVIII, o físico dinamarquês, Hans Christian Orsted, verificou que 
um fio condutor percorrido por corrente elétrica produzia uma interação com a agulha 
de uma bússola, sendo que, quando esta se aproximava do fio, a agulha sofria uma 
deflexão. Essa demonstração foi extremamente importante para começar a entender 
as relações entre a eletricidade e o magnetismo. Foi, então, que o físico francês, André-
Marie Ampère, propôs que toda partícula carregada em movimento gera um campo 
magnético próprio. Ou seja, cargas elétricas em movimento geram campos magnéticos. 
Um condutor elétrico percorrido por corrente elétrica cria um campo magnético circular 
a ele, como pode ser visto na Figura 5. 
 
 
Figura 5 - Linhas de campo em um condutor retilíneo 
Fonte:https://bit.ly/2rti36t. 
O sentido do campo magnético pode ser determinado a partir da regra da mão 
direita, que diz que, se apontarmos o dedo polegar, conforme visto na Figura 6, na 
direção da corrente e fecharmos os demais dedos, teremos que o campo magnético é 
circular ao condutor e tem o mesmo sentido que apontam os dedos fechados. 
Figura 6 - Regra da mão direita para o campo elétrico 
Fonte:https://bit.ly/2rti36t. 
De maneira semelhante, analisaremos um condutor, com direção horizontal e 
saindo da tela, conforme visto na Figura 7a. Quando uma corrente percorre esse 
condutor no sentido para fora do plano da tela, o campo magnético é dado também pela 
regra da mão direita. Assim, o campo magnético será circular e com sentido anti-
horário. 
 
 
Figura 7 - Direção e sentido do campo magnético em um fio condutor a) com corrente 
saindo da tela e b) com corrente entrando na tela 
 
Fonte:https://bit.ly/2rti36t. 
Assim, a direção e o sentido do campo magnético produzido por distribuições de 
corrente elétrica são dados pela regra prática da mão direita. Aplicando esta regra, em 
uma espira circular, é possível utilizarmos a indicação de sentido, horário ou anti-
horário, para a corrente. Assim, o polegar aponta para a direção do campo magnético. 
Dessa forma, uma espira com corrente circulando no sentido anti-horário tem o campo 
magnético resultante no centro dela e direção horizontal saindo da tela, conforme 
observamos na Figura 8b, com sentido para fora do plano da tela. 
Figura 8 - Direção e sentido do campo magnético em uma espira a) com corrente no 
sentido horário e b) com corrente no sentido anti-horário 
Fonte: https://bit.ly/2rti36t. 
 
 
7.3 Lei deAmpère 
André-Marie Ampère (1775 – 1836), matemático e físico francês, descobriu que 
na ausência de qualquer ímã, dois fios exercem um sobre o outro, uma ação atrativa 
ou repulsiva, consoante o sentido das correntes que os percorrem. Sugeriu a existência 
de correntes moleculares e apresentou uma explicação das propriedades magnéticas 
em termos da eletricidade. 
Em 1822, Ampère descobriu os princípios da telegrafia elétrica (ARAGÃO, 2006). 
Após o Congresso Internacional de Eletricidade em 1908, em Londres, o seu nome 
ficou ligado ao da intensidade da corrente elétrica. É importante lembrar que cargas 
elétricas em movimento, ou seja, correntes elétricas criam um campo magnético na 
região do espaço que as circunda, sendo, portanto, fontes de campo magnético. 
Considerando uma linha curva qualquer, fechada contida em um meio que existe um 
campo magnético 𝐁⃗ e representando por ∆l o comprimento de um trecho elementar 
(“pedacinho”) dessa linha e por “i” (soma de todas as correntes) a intensidade constante 
da corrente elétrica que atravessa a superfície envolvida pela linha (Figura 9). A Lei de 
Ampère é dada pela seguinte expressão: 
∑B ∆l cos θ = µ0i 
Figura 9 - Circulação do vetor 𝐁⃗ em um percurso fechado percorrido por uma 
corrente elétrica de intensidade constante 
 
Fonte: HELOU et al., 2007. 
De maneira idêntica à Lei de Gauss, a terceira equação fundamental do 
 
 
eletromagnetismo (Lei de Ampère) permite calcular o campo magnético produzido por 
uma distribuição de correntes com elevada simetria. Uma aplicação dessa lei muito 
conhecida pelos alunos é o cálculo da intensidade do campo magnético gerado por um 
condutor retilíneo infinito (Figura 10). Nessa situação, pela simetria, é possível ver que 
a intensidade de 𝐁⃗ é a mesma em todos os pontos da linha de indução e que o cos θ 
= 1. Então, para esse caso, a Lei de Ampère se torna: 
B∑ ∆l = µ0i 
Figura 10 - Representação da circulação do vetor campo magnético ao redor de um 
condutor retilíneo infinito percorrido por uma corrente elétrica 
Fonte: HELOU et al., 2007. 
Como o percurso é uma circunferência de raio r, tem-se que a soma ∑ ∆l é igual 
ao comprimento do círculo (2πr), logo a intensidade do campo magnético é: 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11 - Mapa conceitual sobre a Lei de Ampère 
Fonte: HELOU et al., 2007. 
7.4 Lei de Faraday 
Michael Faraday (1791 – 1867), físico e químico britânico, é um dos grandes 
nomes da ciência mundial. Aos 14 anos tornou-se aprendiz de um encadernador de 
livros e passou a ler com voracidade todos os livros de ciência que lhe caíam às mãos. 
Ele descobriu que um ímã exerce força sobre uma corrente elétrica e, através disso, 
inventou o primeiro motor elétrico da história. Em 1831, Faraday descobriu um dos 
fenômenos mais fundamentais do eletromagnetismo, a indução eletromagnética e, com 
base nisso, inventou o primeiro gerador de corrente elétrica de natureza puramente 
eletromagnética. Ele criou o conceito de campo elétrico e magnético para interpretar 
seus experimentos. Interessou-se pela investigação no domínio da indução 
eletrostática, construindo a primeira gaiola de Faraday (ARAGÃO, 2006). Faraday terá 
sido considerado o melhor experimentalista na história da ciência, mesmo não 
conhecendo a Matemática avançada, como o cálculo infinitesimal. 
 A quarta e última equação fundamental do eletromagnetismo (Lei de Faraday) 
é derivada da teoria da indução eletromagnética. A teoria diz que se houver variação 
no fluxo magnético através de um circuito, aparecerá uma força eletromotriz induzida 
nesse circuito, a qual existirá enquanto o fluxo estiver variando; cessada a variação do 
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fluxo, desaparecerá a força eletromotriz (ou diferença de potencial). O campo elétrico 
criado pela diferença de potencial é responsável por gerar uma corrente elétrica no 
circuito, chamada de corrente induzida. Para saber o sentido da corrente induzida, 
existe a Lei de Lenz. Essa lei estabelece que a corrente induzida surge em um sentido 
tal que produz um fluxo magnético contrário à variação provocada. Matematicamente, 
a Lei de Faraday mostra que esta força eletromotriz induzida média (ε induzida) é 
proporcional ao negativo da variação média do fluxo magnético durante um intervalo de 
tempo: 
É importante dizer que a Lei de Lenz está implícita na Lei de Faraday por meio 
do sinal de menos (-). Outra informação relevante é que se a taxa de variação ∆ΦB/∆t 
for constante com o tempo, a força eletromotriz média induzida єinduzida coincidirá com 
a força eletromotriz induzida em um instante qualquer (instantânea). O princípio da 
indução eletromagnética é o responsável pelo funcionamento do gerador elétrico, esse 
é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica. 
Figura 12 - Mapa conceitual sobre a Lei de Faraday 
 
Fonte: HELOU et al., 2007. 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ARAGÃO, M. J. História da Física. Ed. Interciência. Rio de Janeiro, 2006. 
HELOU, R. D.; GUALTER, J. B.; NEWTON, V. B. Tópicos de Física. Ed. Saraiva. 18 
ed. v. 3. São Paulo, 2007. 
YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III: eletromagnetismo. São Paulo: PEARSON, 
2012. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	7 UMA BREVE HISTÓRIA DO ELETROMAGNETISMO
	7.1 Campo magnético
	7.2 Direção e sentido da força que atua sobre fios (regra da mão direita)
	7.3 Lei de Ampère
	7.4 Lei de Faraday
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS