Campo Magnético

Campo Magnético - Os ímãs

Os Imãs

Na Grécia antiga (século VI a.C.), em uma região denominada Magnésia, parecem ter sido feitas as primeiras observações de que um certo tipo de pedra tinha a propriedade de atrair objetos de ferro. Tais pedras foram mais tarde chamadas de imãs e o seu estudo foi chamado de magnetismo.

Um outro fato observado é que os imãs têm, em geral, dois pontos a partir dos quais parecem se originar as forças. Quando pegamos, por exemplo, um imã em forma de barra (Fig. 1) e o aproximamos de pequenos fragmentos são atraídos por dois pontos que estão próximos das extremidades. Tais pontos foram denominadas polos.

Quando um imã em forma de barra é suspenso de modo a poder girar livremente (Fig. 2), observa-se que ele tende a se orientar, aproximadamente, na direção norte-sul. Por esse motivo, a extremidade que se volta para o norte geográfico foi chamada de polo norte (N) e a extremidade que se volta para o sul geográfico foi chamada de polo sul (S).

Foi a partir dessa observação que os chineses construíram as primeiras bússolas.

Quando colocamos dois imãs próximo um do outro, observamos a existência de forças com as seguintes características (Fig. 3):

•   dois polos norte se repelem (Fig. 3 a);
•   dois polos sul se repelem (Fig. 3 b);
•   entre um polo norte e um polo sul há um par de forças de atração (Fig. 3 c).

Resumindo essas observações, podemos dizer que:

Magnetismo da Terra

A partir dessas observações concluímos que a Terra se comporta como se no seu interior houvesse um gigantesca imã em forma de barra (Fig. 4). Porém, medidas precisas mostram que os polos desse grande imã não coincidem com os polos geográficos, embora estejam próximos. Assim:

•  o polo norte da bússola é atraído pelo sul magnético, que está próximo do norte geográfico.
•  o polo sul da bússola é atraído pelo norte magnético, que está próximo do sul geográfico.

Inseparabilidade dos polos

Os primeiros estudiosos tiveram a ideia de quebrar o imã, para separar o polo norte do polo sul. Porém, ao fazerem isso tiveram uma surpresa: no ponto onde houve a quebra, apareceram dois novos polos (Fig. 5 b) de modo que os dois pedaços são dois imãs. Por mais que se quebre o imã, cada pedaço é um novo imã (Fig 5 c). Portanto, não é possível separar o polo norte do polo sul.

Um imã pode ter várias formas. No entanto, os mais usados são o em forma de barra e o em forma de ferradura (Fig. 6).

O campo magnético

Para interpretar a ação dos imãs, dizemos que eles criam em torno de si um campo, denominado indução magnética ou, simplesmente, campo magnético. Esse campo, que é representado por , tem sua direção determinada usando um pequeno imã em forma de agulha (bússola). Colocamos essa bússola próxima do imã. Quando a agulha ficar em equilíbrio, sua direção é a do campo magnético (Fig. 7). O sentido de é aquele para o qual aponta o norte da agulha.

O modo de determinar o módulo de será visto no próximo capítulo.

Para visualizar a ação do campo, usamos aqui o mesmo recurso adotado no caso do campo elétrico: as linhas de campo. Essas linhas são desenhadas de tal modo que, em cada ponto (Fig. 8), o campo magnético é tangente à linha. O sentido da linha é o mesmo sentido do campo.

Verifica-se aqui uma propriedade semelhante à do caso do campo elétrico: o campo é mais intenso onde as linhas estão mais próximas. Assim, no caso do Fig. 8, o campo magnético no ponto A é mais intenso do que o campo no ponto B.

As linhas de campo do campo magnético são também de linhas de indução.

Campo magnético uniforme

Para o caso de um imã em forma de ferradura (Fig. 9), há uma pequena região onde o campo é uniforme. Nessa região o campo tem o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido em todos os seus pontos. Como consequência, as linhas de campo são paralelas.

Fig. 9 - Na região sombreada, o campo magnético é uniforme.

Quando um imã em forma de barra é colocado numa região onde há um campo magnético uniforme (Fig. 10) fica sujeito a um par de forças de mesmas intensidades, mas sentidos opostos, formando um binário cujo momento (ou torque) M tem módulo dado por:

  | M |  =  F. d

Na Fig. 11 temos a situação de equilíbrio estável.

Avalie a aula