Eletromagnetismo no Ensino Médio

O que leva informação para uma bússola?

Quando uma corrente elétrica flui através de uma bobina de fio, estabelece-se um campo magnético semelhante ao de um ímã "de barra". O campo que surge tem todas as características de um campo de Coulomb dipolar e tem propriedades análogas em todos os aspectos ao campo elétrico associado a dipolos elétricos. Sob estas circunstancias os campos que surgem são idênticos àqueles produzidos pelos imãs permanentes com os quais estamos familiarizados.

O diagrama abaixo mostra as correntes atômicas circulantes dentro de cada átomo de um material permanentemente magnetizado. No interior das fronteiras mostradas no diagramas, estas correntes se anulam umas às outras, mas nas superfícies se somam para produzir uma corrente de magnetização.

Os campos magnéticos de substancias permanentemente magnetizadas surgem de correntes que circulam dentro dos átomos da substancias e que se formam na superfície do imã de uma corrente de superfície. É esta corrente de superfície que representa a fonte de campo magnético do imã.

Em substâncias permanentemente magnetizadas, correntes elétricas circulam dentro dos átomos da substância, este comportamento pode ser explicado como fonte de magnetismo.
As corrente magnéticas estabelecidas dentro das substâncias magnetizadas permanentemente fluem desimpedidas através da amostra, elas não estão sujeitas aos processos usuais de espalhamento ou colisões que impedem o fluxo de corrente macroscópica de elétrons livres em condutores comuns.
Quando qualquer condutor no qual uma corrente estiver fluindo tem associado a ele um campo magnético, haverá uma força magnética em qualquer condutor que carregue corrente elétrica, 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 cargas em movimento magnético produzido externamente.
As cargas elétricas constituem as fontes de campo elétrico, uma vez conhecido o campo, a força pode ser determinada num objeto carregado com carga. Cargas elétricas em movimento podem estabelecer campos magnéticos no espaço e estes por sua vez podem exercer forças em objetos em movimento e carregados com carga elétrica.
Quando uma corrente elétrica flui através de um fio reto, ela estabelece um campo magnético semelhante em cada aspecto ao campo de uma barra de imã. Assim nas proximidades desse fio reto temos um campo magnético e também uma força magnética. A ação desta força não ocorre instantaneamente, mas apenas depois de um intervalo de tempo suficiente para permitir que as interações eletromagnéticas se propaguem entre a corrente ou a fonte de carga e o ponto onde o efeito é sentido. Quando ligamos a corrente num circuito, os efeitos físicos desta ação são manifestados em uma outra posição, apenas depois de um intervalo correspondente ao tempo requerido para a luz passar entre esses dois pontos. Este conceito corresponde ao de uma fonte que cria uma perturbação o qual se propaga com velocidade da luz e atua sobre outros sistemas quando se encontram. Assim temos a propagação de uma onda eletromagnética. É essa onda eletromagnética que leva a informação sobre o campo gerado pelo condutor retilíneo até o ponto em que se encontra a bússola.
Maxwell mostrou que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética, no vácuo, é igual a velocidade da luz, e com isso se baseou para afirmar que a luz também é uma onda eletromagnética.
Assim, podemos resumir as características das ondas eletromagnéticas:
" São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis.
" O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético.
" São ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação).
" Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" .
" Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vácuo.
Com isto, o campo elétrico ao redor do fio em um dado momento estará apontando num sentido e, depois, no sentido contrário.
Esse campo elétrico variável (E) irá gerar um campo magnético (B), que será também variável. Por sua vez, esse campo magnético irá gerar um campo elétrico. E assim por sucessivamente. Cada campo varia e gera outro campo que, por ser variável, gera outro campo e esta perturbação eletromagnética será propagada através do espaço, constituída pelos dois campos que vão se induzindo alternadamente.

Note que o campo elétrico é perpendicular à direção de propagação e o campo magnético também, o que comprova que a onda eletromagnética é uma onda transversal.

Além disso, o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético, o que podemos verificar facilmente: quando um fio é percorrido por cargas em movimento, o campo elétrico num ponto próximo ao fio pertence ao plano do fio, enquanto o campo magnético está saindo ou entrando neste plano.