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Tópico 1 – O campo magnético e sua influência sobre cargas elétricas 225 Eletromagnetismo 1. O campo magnético e sua influência sobre cargas elétricas 2. A origem do campo magnético 3. Força magnética sobre correntes elétricas 4. Indução eletromagnética Michael Faraday (1791-1867) Parte III T h in ks to ck /G et ty I m ag es S ci en ce M u se u m , L o n d o n /D IO M E D IA TF3-225_248_P3T1_5P.indd 225 20/08/12 10:50 Parte III – Eletromagnetismo226 O campo magnético e sua influência sobre cargas elétricas Bloco 1 Tópico 1 1. Introdução Em Eletrodinâmica, estudamos as cargas elé- tricas em movimento ordenado (corrente elétrica) e os efeitos produzidos por elas nos condutores, por exemplo, no filamento de uma lâmpada, que se aquece quando elétrons fluem através dele. Vamos iniciar, agora, o estudo do Eletromag- netismo. Veremos, por exemplo, que a corrente elé- trica, além de produzir efeitos em um fio, também afeta o espaço ao redor dele. Esse assunto é bem abrangente. Para termos uma ideia, abordaremos, por exemplo, o princípio de funcionamento da campainha elétrica, dos mo- tores elétricos, galvanômetros analógicos, micro- fones dinâmicos, das usinas geradoras de energia elétrica (hidrelétrica, termelétrica, nuclear), dos transformadores de tensão, cartões magnéticos, das fitas magnéticas de áudio e vídeo, dos espec- trômetros de massa (equipamentos usados na de- terminação de massas atômicas e na separação dos isótopos dos elementos químicos) e aceleradores de partículas (destinados ao bombardeamento de nú cleos atômicos, o que causa o aparecimento de novas partículas que ajudam a desvendar os misté- rios da estrutura da matéria). O estudo do Eletromagnetismo também nos possibilita entender o comportamento dos ímãs e a ocorrência das auroras polares. Na Medicina moderna, sua aplicação no diagnóstico por ima- gem, como a ressonância magnética nuclear, é muito importante. A levitação magnética reduz o atrito, vibrações e ruídos nesse trem em circulação no Japão. Ele flutua em um campo magnético e atinge velocidades superiores a 500 km/h. Os sistemas de levitação e de propulsão são eletromagnéticos. 2. Ímãs ou magnetos Polos magnéticos Provavelmente você já manuseou um ímã e pôde observar que ele atrai alguns materiais, como, por exemplo, o ferro. As regiões de um ímã em que as ações magné- ticas são mais intensas denominam-se polos mag- néticos. Em geral, um ímã tem dois polos. Os polos dos ímãs em forma de barra, por exemplo, localizam-se, mais comumente, em suas extremidades. H as h im o to N o b o ru /C O R B IS S Y G M A /L at in st o ck TF3-225_248_P3T1_5P.indd 226 20/08/12 10:50 Tópico 1 – O campo magnético e sua influência sobre cargas elétricas 227 O ímã da foto entrou em contato com limalhas de ferro. Observe a maior quantidade de limalhas acumuladas em suas extremidades, nas quais se loca- lizam os seus polos magnéticos. Quando um desses ímãs é suspenso pelo seu centro de gravidade, como no caso da agulha mag- nética da bússola, ele se alinha aproximadamente na direção norte-sul geográfica do local. Observe a ilustração abaixo: a extremidade do ímã que se volta para o polo norte geográfico recebe o nome de polo norte magnético. Da mesma for- ma, a extremidade que aponta para o polo sul geo- gráfico chama-se polo sul magnético. Polo sul geográfico Polo norte geográfico Polo sul magnético N Polo norte magnético S A magnetita, um dos minérios de óxido de ferro (Fe3O4), é um ímã natural, ou seja, é encontrada na natureza com os polos magnéticos norte e sul. S ér g io D o tt a Jr ./ T h e N ex t Fa b io C o lo m b in i Atração e repulsão Se você manusear dois ímãs de polos magnéticos conhecidos, facilmente descobrirá que: Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e polos magnéticos de nomes diferentes se atraem. S N S N N S S N N S S N a) b) c) Em a e b, os ímãs se repelem, pois polos de mesmo nome estão próximos: norte-norte e sul-sul, respectivamente. Em c, os ímãs se atraem, já que polos de nomes diferentes estão próximos. Esse fato leva-nos a concluir que, se o polo norte magnético da agulha da bússola aponta para o polo norte geográfico, é porque no polo norte geográfi- co existe um polo sul magnético. Da mesma for- ma, no polo sul geográfico existe um polo norte magnético. Salientamos ainda que, na verdade, os polos ge- ográficos e os polos magnéticos da Terra não estão exatamente no mesmo local. Foi por isso que disse- mos anteriormente que a agulha da bússola indica aproximadamente a direção norte-sul geográfica. S N Canadá Polo norte geográfico Polo sul geográfico Continente antártico O polo sul magnético da Terra encontra-se no Canadá, a cerca de 1 300 km do polo norte geográfico, e seu polo norte magnético está na costa do continente antártico. Dessa maneira, a Terra se comporta aproximadamente como o ímã representado, que forma cerca de 11° com a direção norte-sul geográfica. TF3-225_248_P3T1_5P.indd 227 20/08/12 10:50 PARTE III ELETROMAGNETISMO 1. O campo magnético e sua influência sobre cargas elétricas