Um campo magnético é um campo de força produzido pelo movimento de cargas elétricas. Este campo de força é aplicado a outras cargas móveis não paralelas. Juntamente com o campo elétrico, o campo magnético constitui o campo eletromagnético, responsável pela interação eletromagnética no espaço.
Do ponto de vista do magnetismo, os materiais podem ser classificados como:
- Materiais paramagnéticos
- Materiais diamagnéticos
- Materiais ferromagnéticos
- Materiais ferrimagnéticos
- Materiais antiferromagnéticos
- Isso depende do comportamento de sua suscetibilidade magnética.
O que é um campo magnético?
Um campo magnético é uma região do espaço onde uma força magnética exerce sua influência no movimento de partículas carregadas.
É causado tanto por correntes elétricas quanto pelo movimento de partículas carregadas, como os elétrons. É caracterizado por linhas de fluxo magnético que se estendem do pólo norte ao pólo sul.
Os campos magnéticos desempenham um papel fundamental na natureza, desde o magnetismo terrestre que guia as bússolas até à sua utilização em tecnologias como ímanes, motores elétricos e ressonâncias magnéticas na medicina. Compreender e manipular campos magnéticos é essencial para diversas aplicações científicas, tecnológicas e médicas.
Exemplos de campos magnéticos
- Campo magnético da Terra: O núcleo externo da Terra gera um campo de forças magnéticas que influencia partículas e objetos, atraindo-os para o centro do planeta. Este fenômeno é essencial para orientação e navegação na Terra.
- Ímãs: Constituídos por materiais específicos, os ímãs criam campos magnéticos ao seu redor devido ao arranjo interno dos elétrons. Cada ímã possui um pólo norte e um pólo sul, sendo essenciais em inúmeras aplicações, desde o uso diário na retenção de objetos até aplicações tecnológicas mais avançadas, como discos rígidos e ressonância magnética na medicina.
- Motores elétricos: Os motores de corrente contínua e de corrente alternada usam eletroímãs para gerar campos magnéticos estáticos. Este processo impulsiona o movimento rotativo do rotor, formando a base de funcionamento de inúmeros dispositivos e máquinas elétricas, como ventiladores, máquinas de lavar e veículos elétricos.
- Bússola: Um exemplo clássico de influência magnética é a bússola , capaz de alinhar sua agulha magnética entre os pólos norte e sul. Este instrumento tem sido essencial ao longo da história para a navegação, permitindo que as pessoas se orientem de acordo com o campo magnético da Terra.
- Ressonância Magnética Nuclear (MRI): Na área médica, a ressonância magnética nuclear utiliza campos magnéticos para criar imagens detalhadas do interior do corpo humano. Este método não invasivo é crucial no diagnóstico médico, fornecendo informações precisas sobre tecidos e órgãos.
Tesla: Unidade de campo magnético
A unidade de campo magnético no Sistema Internacional de unidades é o tesla (T). Um tesla representa o campo que gera uma força de 1 newton (N) sobre uma carga elétrica de 1 coulomb (C) movendo-se dentro do campo e perpendicular à direção das linhas do campo magnético a uma velocidade de 1 m/s.
No entanto, como o tesla é uma unidade muito grande, às vezes é usado o gauss (G): 10.000 G é igual a 1 T.
Características de um campo magnético
O campo magnético pode ser abordado de forma semelhante ao campo elétrico, mas em vez de considerar a carga elétrica (um escalar) como fonte do campo, esse papel será desempenhado pelo momento de dipolo magnético (um vetor).
As forças magnéticas são proporcionais ao campo magnético gerado, ou seja, ao valor da indução magnética, que é uma grandeza vetorial utilizada para caracterizar um campo.
A relação entre o campo magnético e uma corrente elétrica é dada pela lei de Ampère. O caso mais geral, que inclui a corrente de deslocamento, é dado pela lei de Ampère-Maxwell.
Campo magnético produzido por uma carga pontual
O campo magnético gerado por uma única carga em movimento (não por um movimento de cargas elétricas) pode ser calculado aproximadamente a partir da equação derivada da lei de Biot-Savart:
onde
- q é a carga elétrica gerada pelo campo.
- v é a velocidade de movimento da carga
- r é a distância do ponto P até a posição da carga
- u r é um vetor unitário que vai do ponto P até a posição da carga elétrica
- μ 0 é uma constante chamada permeabilidade do espaço livre. Seu valor no Sistema Internacional para vácuo é 4π 10-7 T m/A