Eletromagnetismo no Ensino Médio

Ao aproximarmos uma bússola de um circuito elétrico observamos um desvio da agulha da bússola, isso sugere que alguma informação vinda do circuito elétrico chegou à bússola.
De que forma essa informação chegou à agulha? Como a agulha sentiu essa informação? Podemos pensar que uma força agiu sobre a agulha, desviando-a. Quem exerceu essa força? Ou ainda, de que interação ela foi produzida?
Se a agulha, que é um ímã, foi desviada é porque houve a interação entre dois campos magnéticos, o estabelecido pela corrente elétrica que circula no circuito elétrico e o campo magnético da agulha da bússola. Podemos considerar a bússola como um detector do campo magnético, assim como a carga de prova detecta um campo elétrico de uma carga elétrica. Como ela está imersa no campo magnético gerado pela corrente elétrica, sente a presença deste campo sofrendo um desvio. Esse campo magnético pode ser representado por linhas de campo.
Encontramos a seguinte explicação em McKelvey e Grotch (1979):

"Quando uma corrente elétrica flui através de um rolo de fio, ela estabelece um campo magnético semelhante em cada aspecto ao campo de uma barra de ímã (...). Além disso, se a bobina que carrega a corrente estiver sujeita a um campo magnético externamente produzido, tal como aquele de um ímã, ela sofrerá forças magnéticas de atração ou repulsão exatamente como se fosse um ímã permanente. Assim, o pólo norte da bobina será atraído pelo pólo sul de um ímã permanente e repelido por seu pólo norte. De fato, já que qualquer condutor no qual uma corrente flui tem associado a ele um campo magnético, haverá uma força magnética em qualquer condutor que carregue corrente que esteja num campo magnético externamente produzido. Finalmente, como um fluxo de corrente surge do movimento de qualquer partícula carregada, deve haver uma força magnética em qualquer carga em movimento num campo magnético externamente produzido."

Figuras que ilustram o que dissemos na página anterior:

Com que força a corrente atua sobre um pólo magnético da bússola, colocado em algum ponto em sua vizinhança?
Segundo Einstein e Infeld (1988), é melhor representarmos tudo o que sabemos sobre forças atuantes por meio de um desenho, ou seja, por um modelo espacial, com linhas de força.
Considerando apenas a força que atua sobre o pólo da agulha da bússola mais próximo da corrente:

No desenho está representado apenas uma linha de força e o vetor de força está sobre a tangente à linha de força. A seta do vetor de força e as setas da linha de força apontam na mesma direção. Assim, essa é a direção em que a força age sobre um pólo magnético nesse ponto. Esse vetor é mais comprido onde as linhas são mais densas, isto é, perto do fio, mais curto onde as linhas são menos densas, isto é, longe do fio. As linhas de força, isto é, o campo permite determinar as forças que atuam sobre um pólo magnético em qualquer ponto no espaço.
De acordo com Einstein e Infeld (1988), toda corrente está ligada a um campo magnético, isto é, uma força sempre age sobre um campo magnético colocado próximo de um fio pelo qual passa uma corrente. É por isso que a agulha da bússola é desviada quando colocada próxima do fio. O campo magnético está presente mesmo na ausência de uma bússola para indicar a sua existência, assim como o campo elétrico de uma esfera carregada está presente mesmo na ausência de uma carga de prova colocada próxima da fonte do campo.
Se a esfera carregada começa a se mover em razão de uma força externa, o campo da carga elétrica muda com o tempo. O movimento da esfera é equivalente a uma corrente e é acompanhada de um campo magnético.

"A alteração de um campo elétrico produzida pelo movimento de uma carga é sempre acompanhada de um campo magnético".

Se intercambiarmos as palavras: "A alteração de um campo magnético é acompanhada de um campo elétrico" (Einstein e Infeld, 1988).

A oscilação da carga produz um campo elétrico em alteração, que gera um campo magnético que também se altera. Desse modo, mediante a geração seqüencial e alternada de campos magnéticos e elétricos, o campo eletromagnético se propaga pelo espaço, atingindo regiões cada vez mais distantes do ponto em que a carga oscilou. O campo eletromagnético se propaga como uma onda, e isso nos permite falar em ondas eletromagnéticas.
Ainda de acordo com Einstein e Infeld (1988):

"Como campo representa energia, todas essas alterações que se espalham no espaço, com uma velocidade definida, produzem onda. As linhas de força elétricas e magnéticas estão sempre, conforme se deduz da teoria de Maxwell, em planos perpendiculares à direção de propagação. A onda produzida é, portanto, transversal. A onda eletromagnética se espalha no espaço vazio. Se a carga oscilante cessa repentinamente de se mover, o seu campo se torna eletrostático. Mas a série de ondas criadas pela oscilação continua a se espalhar. As ondas levam uma existência independente e a história de suas alterações pode ser seguida do mesmo modo que a de qualquer outro objeto material" (Einstein e Infeld, 1988).

A velocidade de uma onda eletromagnética é igual à velocidade da luz.
As experiências de Oersted e Faraday formaram a base sobre a qual foram construídas as leis de Maxwell.
Hertz provou a existência de ondas eletromagnéticas e confirmou experimentalmente que a sua velocidade é igual à da luz.
O fato de a velocidade das ondas eletromagnéticas e da luz ser igual sugere uma estreita relação entre os fenômenos óticos e eletromagnéticos.
Segundo Einstein e Infeld (1988), do ponto de vista físico, a única diferença entre uma onda eletromagnética comum e uma onda luminosa é o comprimento de onda, ele é muito pequeno para as ondas luminosas, detectadas pelo olho humano, e grande para as ondas eletromagnéticas, detectadas por um receptor de rádio.
Vejamos o espectro eletromagnético: