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CAMPO MAGNÉTICO
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O termo magnetismo resultou do nome
Magnésia, região da Ásia Menor (Turquia),
devido a um minério chamado magnetita (ímã
natural) com a propriedade de atrair objetos
ferrosos à distância (sem contato físico).
O mineral apresenta forma cristalina isométrica, geralmente na forma octaédrica.
É um material quebradiço, fortemente magnético, de cor preta, de brilho metálico,
com densidade de 5,18 g/cm3. A magnetita é a pedra-ímã mais magnética de todos
os minerais da Terra, e a existência desta propriedade foi utilizada para a
fabricação de bússolas.
A Magnetita é um mineral magnético formado pelos óxidos de ferro II e III cuja
fórmula química é Fe3O4. A magnetita apresenta na sua composição,
aproximadamente, 69% de FeO e 31% de Fe2O3 ou 26,7% de ferro e 72,4% de
oxigênio.

Os gregos perceberam que outros pedaços de ferro, em contato com a magnetita,
podiam também se transformar em ímãs. Esses pedaços de ferro são os ímãs
artificiais. Chamamos imantação ao processo pelo qual um corpo neutro se torna
imantado. Teoricamente, qualquer corpo pode se tornar um ímã. Mas a maioria
dos corpos oferece uma resistência muito grande à imantação. Os corpos que se
imantam com grande facilidade são o ferro e certas ligas de ferro. Uma dessa
ligas é o ALNICO, composta de ferro, alumínio, níquel, cobre e cobalto. O ferro
puro mantém sua magnetização por pouco tempo: é um ímã temporário. As ligas
de ferro mantém a magnetização por muito tempo: são os ímãs permanentes.
PROCESSOS DE IMANTAÇÃO
a) indução: é o fenômeno pelo qual uma substância
se imanta quando fica próxima de um ímã.
b) atrito: quando uma substância neutra é atritada por um ímã, ela se imanta. É
necessário que o atrito seja feito num único sentido.

POLOS
Um ímã não apresenta propriedades magnéticas em toda a sua extensão, mas só
em certas regiões, chamadas regiões polares. Quando o ímã tem forma de barra
as regiões polares são as extremidades da barra. Entre as regiões polares há uma
região que não possui propriedades magnéticas: é chamada região neutra. Um
ímã sempre possui dois pólos com comportamentos opostos: o polo norte e o
polo sul magnéticos.
Limalha
de ferro
Pólo Pólo
Polo Polo
Polo
Polo

Fenômenos Magnéticos
PRINCÍPIO DA ATRAÇÃO-REPULSÃO: Polos de mesmo
nome se repelem e de nomes diferentes se atraem.
S N
S N
Repulsão Atração
N S S N
Verifica-se que dois ímãs em forma de barra, quando aproximados um do outro
apresentam uma força de interação entre eles.

Cortemos um ímã em duas partes iguais, que por sua vez podem ser
redivididas em outras tantas. Cada uma dessas partes constitui um novo ímã
que, embora menor, tem sempre dois polos. Esse processo de divisão pode
continuar até que se obtenham átomos, que tem a propriedade de um ímã.
PRINCÍPIO DA INSEPARABILIDADE DOS POLOS: É
impossível a ocorrência de um polo isolado. A menor
porção de um material magnético apresenta dois polos.

Em 1820, Hans Christian Oersted fez uma descoberta. Ao montar um circuito
elétrico, tendo nas proximidades uma bússola, percebeu que ao fechar o circuito
ocorria uma deflexão na agulha. Então, Oersted fez a seguinte montagem:
associou ao circuito um fio metálico, com sua direção paralela à orientação norte-
sul da bússola, colocando-a abaixo. Ao permitir a passagem de corrente elétrica
no fio, verificou que a agulha da bússola tendia a se orientar perpendicularmente
a sua posição original; ao desligar o circuito, a agulha da bússola voltava à
posição original.
EXPERIÊNCIA DE OERSTED
Cargas elétrica em movimento criam um campo magnético
na região do espaço que as circunda.

Os elétrons de um átomo estão em movimento. Eles produzem campo magnético.
Dois tipos de movimento dos elétrons contribuem para o magnetismo: a rotação
(spin) do elétron em torno de si mesmo e sua rotação em torno do núcleo.
Cada elétron comporta-se como um pequeno ímãs. Um par de elétrons que giram
em torno de si mesmos no mesmo sentido geram um campo mais intenso. Já um
par onde os elétrons giram em sentidos opostos, apresentam campos
magnéticos que se anulam. É por isso que a maioria das substâncias não são
irmãs. Para a maioria dos átomos os diversos campos se anulam porque os giros
dos elétrons em torno de si mesmos são em sentidos opostos.
Campo
magnético

Em materiais como o ferro, o níquel e o cobalto esses campos não se anulam
inteiramente. Cada átomo de ferro possui 4 elétrons cujo magnetismo gerado por
seus spins não anulam, Cada átomo de ferro é um pequeno ímã. O mesmo é
verdadeiro, em menor intensidade, para os átomos de níquel e cobalto. A maior
parte dos ímãs comuns são feitos de ligas que contém ferro, níquel e cobalto em
diversas proporções.

O campo magnético gerado por um átomo individual de ferro é tão forte que as
interações entre átomos vizinhos podem dar origem a grandes aglomerados de
átomos alinhados um com os outros. Esse aglomerados são chamados de
domínios magnéticos. Cada domínio é formado por bilhões de átomos
individuais e são microscópios;
domínio
magnético
Nem todo pedaço de ferro é um ímã porque, normalmente, os domínios não
estão alinhados entre si:
átomo individual
N
S

Os domínios podem ser induzidos ao alinhamento quando um ímã é colocado
próximo:
Se o polo norte do ímã se aproxima,
o domínio tem um polo sul voltado
para o ímã
Se o polo sul do ímã se aproxima, o
domínio tem um polo norte voltado
para o ímã

Um imã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades
magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são
chamados ferromagnéticos (ferro, níquel, cobalto e suas ligas.
ausência de campo magnético
Num pedaço de magnetita, os domínios magnéticos estão naturalmente
orientados:
Por isso, a magnetita é um ímã natural.
Os domínios magnéticos do ferro não são naturalmente orientados, mas quando
são colocados próximo de um ímã, se orientam e o ferro se imanta. Se o ferro é
afastado do ímã, a agitação térmica faz com que cada vez mais domínios
retornem ao arranjo desalinhado original. O ferro é um ímã temporário:

ELETROÍMÃ
Quando uma corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um
campo magnético. Um solenóide constitui-se de um fio condutor enrolado de tal
modo que forme uma seqüência de espiras em forma de tubo. Se por ele passar
uma corrente elétrica, gera-se um campo magnético no sentido perpendicular à
uma seção reta do solenóide. Este arranjo em forma de tubo faz com que
apareçam no solenóide polaridades norte e sul definidas. O resultado final é que
o solenóide possui polos norte e sul, tal como um ímã natural.

Os materiais ferromagnéticos são constituídos de um número muito grande de
pequenos ímãs naturais, conhecidos como dipolos magnéticos elementares. Este
número é da mesma ordem do número de moléculas ou átomos que constituem o
material. Sem a influência de um campo magnético externo, estes dipolos estão
todos desalinhados, de forma que a soma total de seus campos magnéticos é
nula, como mostra a Figura A. Se inserirmos uma , que barra de ferro, que é feita
de um material ferromagnético, dentro de um solenóide, o campo magnético
deste irá alinhar os dipolos do ferro, como mostra a Figura B.
Os campos magnéticos dos dipolos se somam e
temos então um novo campo magnético devido
ao ferro. No total , teremos a soma dos campos
do solenóide mais o do ferro. O conjunto de um
solenóide com um núcleo de material
ferromagnético é chamado de eletroímã.

A primeira idéia de campo, em Física, sempre se refere a uma região do espaço
que tem uma certa propriedade. Um campo gravitacional é uma região do espaço
que atua sobre a massa dos corpos; um campo elétrico atua sobre cargas
elétricas. Da mesma forma, um campo magnético é uma região do espaço que
atua sobre ímãs. Embora seja uma idéia abstrata, ela pode ser visualizada com o
auxílio de linhas que, no caso do campo magnético, chamam-se linhas de
indução magnética.
LINHAS DE INDUÇÃO MAGNÉTICA

Vamos colocar uma bússola em vários pontos diferentes em torno de um ímã em
forma de barra:
A bússola irá se orientar de acordo com o campo magnético criado pelo ímã:
Linhas de indução
magnéticas

Também podemos visualizar as linhas de
indução magnéticas criadas por um ímã em
forma de barra, colocando limalha de ferro
sobre uma folha de papel colocada por cima
do ímã. Veremos que a limalha se ordena,
desenhando o campo magnético ao redor do
ímã:
As linhas de indução magnéticas de um ímã em forma de barra são linhas que
sempre saem do polo norte e chegam no polo sul:
N S

As linhas de indução magnéticas:
• são a representação geométrica do campo magnético;
• nascem no polo norte do imã e morrem em seu polo sul;
• onde estão mais próximas o campo magnético é mais intenso; mais
afastadas, o campo magnético é mais fraco.

Quando as linhas de indução magnéticas forem retas paralelas igualmente
espaçadas, teremos um campo magnético uniforme. O campo magnético é
aproximadamente uniforme:
a) no interior de um solenóide;
b) No entreferro de um ímã em forma de ferradura;
c) entre polos opostos de dois ímãs, colocados frente a frente.
N S
V
ch
I
N
S N
S
(a) (b) (c)
N S

“A cada ponto de um campo magnético é associado um vetor denominado vetor
indução magnética. Esse vetor representa a direção e sentido do campo
magnético:
O vetor indução magnética apresenta as seguintes propriedades:
• Tem a direção da tangente à linha de indução que passa pelo ponto em questão.
• Tem o sentido da referida linha de indução.
• Tem intensidade dependente da posição do ponto.
VETOR INDUÇÃO MAGNÉTICA - B

A unidade de intensidade do vetor indução magnética é denominada tesla
(símbolo T).
DESCRIÇÃO B(T)
SUPERFÍCIE DO NÚCLEO ATÔMICO 1012
SUPERFÍCIE DE UMA ESTRELA DE NEUTRONS 108
ELETROÍMÃ DE PESQUISA 2 a 4
ÍMÃ DIDÁTICO EM BARRA 10-1 a 10-2
ÍMÃ DE GELADEIRA 10-2
SUPERFÍCIE DO SOL 10-2
SUPERFÍCIE DA TERRA 10-4
ESPAÇO INTERESTELAR 10-10
DENTRO DE UM COMPARTIMENTO BLINDADO 10-14
Existe uma unidade técnica que é o Gauss (G): 1 T = 10 4 G

Representação gráfica de um Campo Magnético Uniforme (CMU):
B B
B
x x
x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
B
Vista lateral
Entrando na folha Saindo da folha

MAGNETISMO TERRESTRE
Chama-se campo magnético terrestre ao campo magnético que existe ao redor da
Terra. A existência desse campo se manifesta pela orientação da agulha
magnética (bússola). O campo magnético terrestre pode ser considerado
uniforme em uma extensão bastante grande como, por exemplo, na região
ocupada por uma cidade. Se suspendermos uma agulha magnética de maneira
que ela possa girar livremente, ela irá se orientar de maneira que seu eixo fique
na linha do campo magnético local. Essa linha é próxima da linha norte-sul
geográfica (meridiano geográfico).

Chama-se declinação magnética do lugar ao ângulo θ formado pelo meridiano
magnético com o meridiano geográfico . A declinação é chamada oriental quando
o polo norte da agulha se acha no oriente do meridiano geográfico. É ocidental no
caso contrário. Como o campo magnético da Terra não é constante, a declinação
magnética muda lentamente.
CAPITAIS LATITUDE LONGITUDE DECLINAÇÃO
Belo Horizonte 20°00'S 44°00'O 21°O
Brasília-DF 16°00'S 48°00'O 19°O
Curitiba-PR 25°30'S 49°00'O 17°O
Fortaleza-CE 03°30'S 38°30'O 21°O
Manaus-AM 03°00'S 60°00'O 14°O
Recife-PE 08°00'S 35°00'O 23°O
Rio de Janeiro 23°00'S 43°00'O 22°O
Salvador-BA 13°00'S 38°30'O 23°O
São Paulo-SP 23°30'S 46°30'O 19°O
Vitória-ES 20°30'S 40°00'O 23°O

O campo magnético
terrestre pode ser devido
ao núcleo de ferro da
Terra. A configuração do
campo magnético da Terra
é parecida com a de um
gigantesco ímã em forma
de barra localizado
próximo ao centro da
Terra.

Os polos magnéticos da
Terra não coincidem com
os polos geográficos. O
polo magnético no
hemisfério norte está
atualmente localizado a
cerca de 1800 km do polo
geográfico
correspondente, em
algum ponto da baía de
Hudson, no norte do
Canadá. A figura mostra
a alteração do polo norte
magnético terrestre entre
1600 e 2000.
PN
geográfico
Tem havido períodos em que o campo magnético da Terra diminui até se anular,
invertendo depois seu sentido e fazendo com que os polos magnéticos
trocassem de posição. Houve mais de 20 dessas inversões ao longo dos últimos
5 milhões de anos. A mais recente aconteceu a 700 000 anos atrás. Medições
recentes indicam que houve uma diminuição de 5 por cento na intensidade do
campo magnético nos últimos 100 anos. Se essa variação se mantiver,
poderemos ter outra inversão nos próximos 2 000 anos.

O Sol emite uma grande quantidade de partículas eletricamente carregadas, prótons e
elétrons, que caminham em todas as direções. Esse fluxo de partículas recebe o nome de
vento solar. Ao atingir as altas camadas da atmosfera da Terra, essas partículas eletrizadas
são capturadas e aceleradas pelo magnetismo terrestre, que é mais intenso nas regiões
polares. Essa corrente elétrica colide com átomos de oxigênio e nitrogênio - num processo
semelhante à ionização (eletrificação) de gases que faz acender o tubo de uma lâmpada
fluorescente. Esses choques produzem radiação em diversos comprimentos de onda,
gerando assim as cores características da aurora, em tonalidades fortes e cintilantes que se
estendem por até 2 000 quilômetros. As auroras podem ser observadas nas camadas mais
elevadas da atmosfera, nas proximidades dos pólos norte e sul da Terra. A que ocorre no
pólo norte recebe o nome de aurora boreal, a do pólo sul é conhecida como aurora austral.

AÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO SOBRE
CARGAS ELÉTRICAS
O campo magnético exerce força sobre cargas elétricas em movimento.
A força magnética é perpendicular aos vetores indução magnética e
velocidade.


 B.q.V.sen
Fmagnética

Newton
Coulomb (C)
m/s
Tesla (T)
• Muitas vezes, usas-se o Gauss (G) como unidade:
• imãs de laboratório ~ 2,5 T ou 25 000 G
• imãs supercondutores ~25 T ou 250 000 G
• na superfície da Terra ~ 0,5 x 10-4 T ou 0,5 G
1 T = 104 G

 B.q.V.sen
Fmagnética

Direção da força magnética: Regra da mão direita
O polegar indica o sentido da velocidade, os quatro dedos juntos e estáticos
indicam o sentido do campo magnético e quando a carga for positiva a palma da
mão indica o sentido da força e se for negativa, o sentido da força magnética é
determinado pelas costas das mãos.
+
-

N S
N N S
N
B
v
F
Regra da mão
direita para
carga positiva.
Regra da mão
direita para
carga negativa
B
v
F
Força no sentido da palma
da mão
Força no sentido das costas
da mão

Quando uma carga é lançada na direção do campo magnético, ela não sofre
ação de força magnética. A carga executa um movimento retilíneo uniforme
sen 1800 = 0
sen 00 = 0
CARGA MÓVEL EM UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
Primeira situação: carga lançada na direção das linhas de indução.

 B.q.V.sen
Fmagnética

Segunda situação: Carga lançada perpendicularmente às linhas de indução
Nesse caso, o ângulo é θ = 90°. Portanto, sem θ = 1. A intensidade da força
magnética é, então, dada por:
.
Fm = B.q.V
Portanto, a partícula lançada fica sujeita a uma força de intensidade constante
cuja direção é sempre normal ao vetor velocidade V.

A força e a velocidade, de direções perpendiculares, definem um plano
perpendicular ao vetor indução magnética. Conseqüentemente, podemos
concluir que a partícula executa nesse plano um movimento circular
uniforme (MCU)
X X X X X X X X
X X X X X X X X
X X X X X X X X
Representa um campo
magnético penetrando
no plano.
R
V
m
Fm
2
.

R
V
m
V
q
B
2
.
.
. 
C
m F
F 
Logo:
q
B
V
m
R
.
.


F
 
 
 
 
Representa um campo
magnético saindo do
plano.
<
<
<
q
B
V
m
R
.
.


Terceira situação: carga lançada obliquamente em relação às linhas de indução
Nesse caso, devemos decompor a
velocidade V numa componente Vy
na direção de B e numa componente
Vx numa direção perpendicular a B,
de modo que V = VX + VY. A
componente VY determina um
movimento retilíneo uniforme (MRU)
e a componente VX um movimento
circular uniforme (MCU). A realização
desses dois movimentos resulta num
movimento resultante helicoidal
uniforme. A trajetória descrita,
conforme mostra a figura , é uma
hélice cilíndrica.

FORÇA SOBRE CONDUTORES PERCORRIDOS POR
CORRENTE
Da mesma forma que um fio percorrido por corrente desvia uma bússola, um ímã
irá desviar um fio percorrido por corrente.

A corrente convencional é suposta ser constituída de cargas positivas. Um campo
que penetra no plano, irá exercer em cargas positivas se movimentando para
cima (sentido da corrente) uma força magnética para a esquerda:

sen



 L
i
B
Fm
α

Um ímã permanente gera um campo magnético numa região, onde uma espira de
fio de forma retangular é montada de maneira a poder girar em torno de um eixo.
Qualquer corrente que esteja circulando na espira tem um determinado sentido
em seu lado superior e um sentido oposto no lado inferior. Se o lado superior for
forçado a se movimentar para a direita, então o lado inferior é forçado a se
movimentar para esquerda. Quando a espira completa a sua primeira meiavolta,
as placas do comutador trocam seus contatos com a escova e a corrente inverte
seu sentido. Dessa maneira, a corrente na espira se alterna de maneira que as
forças que agem nos lados superior e inferior não mudam de sentido enquanto
ela gira.
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