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Quando movimentamos um ímã próximo de um fio metálico, como ocorre a ação à distância entre esse ímã e as cargas elétricas do fio?

Se ocorrer uma variação do fluxo magnético através de um circuito fechado, aparece nesse circuito uma corrente induzida. Essa corrente induzida varia periodicamente de intensidade e sentido, sendo chamada corrente alternada.

É importante notar que a causa da indução eletromagnética é a variação do fluxo. Um campo magnético variável gera um campo elétrico induzido, também variável. Este campo elétrico variável dá origem a um campo magnético variável. Então, quando houver cargas elétricas aceleradas, vai haver produção de ondas eletromagnéticas.

As ondas eletromagnéticas são geradas pela movimentação de cargas. E campos elétricos e magnéticos podem dar origem um ao outro.

b. Uma carga elétrica produz uma modificação nas propriedades do espaço, que chamamos de campo elétrico. Da mesma forma, uma corrente elétrica ou uma carga em movimento produz uma modificação no espaço, em forma de campo magnético.

c. Uma carga elétrica em movimento de vibração produz uma perturbação periódica no espaço, em forma de campos elétricos e magnéticos que oscilam com a mesma frequência de vibração da carga. São perturbações do campo elétrico e do campo magnético, que variam no tempo e no espaço.

d. A propagação dessas perturbações não depende da presença de matéria, já que os campos elétricos e magnéticos podem existir no vácuo. Essa perturbação também se propaga na matéria (na água ou em um fio de cobre, por exemplo).

e. Então, uma das maneiras de produzir ondas eletromagnéticas é fazer com que elétrons que estão em um fio condutor oscilem.

"- caracteriza todas as ações determinada por sua fonte: é algo mais do que uma força atuante (força magnética)."(Einstein, 1988, p.111)

Um ímã possui sempre em torno de si um campo magnético. Esse campo é uma propriedade do ímã. Se o movermos, o campo se move com ele. Esse campo não é visível, mas pode produzir efeitos visíveis. O campo magnético é a modificação nas propriedades do espaço causada pela presença de corpos magnetizados ou cargas em movimento, ou seja, é o "transmissor" de interações à distância.

"O campo é “algo“ entre o ímã e a agulha magnética, a fim de descrever a força atuante, ou seja, todas as ações dos ímãs, cargas e correntes, com a ajuda do campo como intérprete". (Einstein, 1988, p.111).

Faraday descobriu que a corrente induzida em uma espira feita de fio condutor se dava pela variação da intensidade do campo magnético, ou pela variação da orientação relativa entre as linhas de campo e a superfície formada pela espira. Para levar estes 2 efeitos em conta, usamos o conceito de fluxo magnético, que pode ser pensado como um fluxo das linhas de campo que atravessam a superfície da espira.

O fluxo magnético é proporcional às linhas de campo que provocam alteração no campo magnético.

Como a simples movimentação de um ímã nas proximidades de um circuito elétrico fechado pode produzir corrente elétrica?

• o movimento do ímã e, consequentemente, o movimento do seu campo magnético provoca uma alteração no fluxo magnético.

• as cargas elétricas "sentem" a alteração do campo magnético e o movimento dessas cargas indica a ação de "algo" no interior do fio condutor.

• se aparece corrente elétrica é porque cria-se uma ddp no fio e, portanto, um campo elétrico, senão não haveria força capaz de movimentar as cargas elétricas que originaram a corrente induzida.

"um campo magnético variável numa determinada região do espaço gera um campo elétrico também variável nessa mesma região - Faraday" (Gaspar, 2001, p.451)

"Maxwell mostrou por meio de suas equações que essa perturbação, ao se propagar, deveria apresentar todas as características de um movimento ondulatório: deveria sofrer reflexão, refração, difração, interferência, exatamente como acontece com uma onda. Por esse motivo foi denominada de onda eletromagnética". (Beatriz, 2008, p.307).

"De acordo com as idéias lançadas por Maxwell, um campo magnético poderia ser produzido não só por uma corrente elétrica (cargas elétricas em movimento - Oersted), como também por um campo elétrico variável." (Beatriz, 2008, p.306).

Esse campo, sendo gerado por uma corrente alternada, será um campo oscilante, isto é, sua intensidade e seu sentido variam periodicamente de acordo com o fluxo magnético. Então:

"Através da sequência alternada de campos elétricos e magnéticos variáveis, o campo eletromagnético se propaga pelo espaço, atingindo regiões cada vez mais distantes do ponto em que ocorreu a oscilação". (Amaldi, 1995, p.381)

linhas de campos elétricas e magnéticas em planos perpendiculares à direção da propagação.

Maxwell demonstrou que a velocidade dessa propagação é igual à velocidade da luz visível e que os campos elétricos e magnéticos são perpendiculares um ao outro e perpendiculares à direção de propagação.

A onda eletromagnética age exercendo sobre as cargas elétricas algo mais do que uma força eletromagnética, ou seja, exerce todas as ações determinadas por sua fonte.

Ao calcular a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética, no vácuo, Maxwell encontrou um resultado igual à velocidade da luz: 3.10⁸m/s = 300.000 km/s. Por isso, a ação é instantânea a distâncias relativamente pequenas.. Este fato levou-o a suspeitar que a luz fosse uma onda eletromagnética. A descoberta teórica de uma onda eletromagnética se propagando com a velocidade da luz é uma das maiores conquistas da história da Ciência.

"Como um campo elétrico e um campo magnético pode aparecer mesmo em um espaço vazio, então uma onda eletromagnética se propaga no vácuo". (Beatriz, 2008, p.307).

Ao admirar a beleza de um céu estrelado não nos damos conta da imensa distância que a luz proveniente das estrelas percorreu no vácuo. A explicação de como a luz se propaga no vácuo só pode ser feita a partir da descrição dos fenômenos elétromagnéticos proposta por Maxwell.

A radiação eletromagnética produzidas em galáxias distantes pode ser vista na Terra

Curiosidade - a estrela mais próxima da Terra, depois do Sol, fica a 4 anos-luz de nós, isto é, aproximadamente 252.700 vezes mais longe do que o Sol. Isto significa que a luz dessa estrela leva 4 anos para chegar à Terra. É a estrela Próxima Centauri.

Ondas eletromagnéticas são oscilações de campos elétricos e magnéticos, que transportam energia e informação de um lugar para outro, ou seja, é a transmissora de interações à distância, com a velocidade da luz.

As ondas eletromagnéticas produzidas por reações nucleares no interior do Sol trafegam pelo espaço e atingem a Terra, interagindo com a atmosfera, com os solos e oceanos, com os seres vivos, com todo o planeta. É por meio dessas ondas que a Terra recebe energia do Sol. O nosso sistema de visão funciona pela detecção de ondas eletromagnéticas.

A maioria das invenções que marcam o Século XX, como o rádio, a televisão, a Internet, o telefone, o forno microondas, o radar, dependem da transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas. É o uso de ondas eletromagnéticas que permite a comunicação entre a torre de controle e os aviões, a precisa localização de navios no mar, a determinação de fraturas e tumores em nosso corpo. O uso das propriedades eletromagnéticas permitiu o desenvolvimento de aparelhos importantes para um diagnóstico médico preciso.

"Onda eletromagnética é o conjunto de campos elétricos e magnéticos variáveis, perpendiculares entre si, que criam um ao outro, formando uma perturbação auto-sustentável, que se propaga no espaço". (Cabral e Lago, 2002, p.450)

1. Frequência - o nº de vezes que o ímã "vai e vem", quando se aproxima ou se afasta da bobina, em 1 segundo.

"É nº de oscilações que seus campos elétricos e magnéticos fazem em 1 seg. No SI é medida em Hertz. A freqüência é determinada no instante de sua geração e não muda durante a propagação da onda, mesmo que ela passe por diferentes meios." (Cabral e Lago, 2002, p.453)

2. Amplitude - é a intensidade da variação dos campos magnético e elétrico. O fluxo magnético é proporcional à frequência: amplitude x energia. Quanto mais rápido é o movimento do ímã, maior a mudança de direção sofrida pela agulha da bússola.

"Em uma onda eletromagnética, 2 grandezas estão oscilando: o campo elétrico e o campo magnético. Cada um desses campos possui uma amplitude que é dada pelo valor máximo de cada campo." (Cabral e Lago, 2002, p.452)

Comprimento de onda (λ) - "tamanho" da onda; é inversamente proporcional à frequência: quanto menor a frequência, maior será o comprimento de onda e vice-versa.

"É a distância entre os 2 máximos consecutivos do campo." (Cabral e Lago, 2002, p.453)

4. Período (T) "durante um intervalo de tempo, ela se propaga pela distância de um comprimento de onda." (Cabral e Lago, 2002, p.453)

5. Velocidade -depende do meio em que ela se propaga. É medida, no SI, em m/s. No vácuo, com a mesma velocidade da luz: 3.10⁸m/s (constante).

"Einstein postulou na Teoria da Relatividade que a velocidade da luz no vácuo é constante e independe da velocidade do objeto que gerou a onda eletromagnética ou do observador." Cabral e Lago, 2002, p.452)

Sem realizar experiência alguma, baseando-se em argumentações puramente teóricas, Maxwell (1856) previu a existência de ondas eletromagnéticas, ampliando a descoberta de Oersted e Faraday. O trabalho de Maxwell não foi bem aceito pela comunidade científica da época. Não havia comprovação experimental da relação entre a luz e fenômenos elétricos e magnéticos. Quando morreu precocemente aos 48 anos, nenhuma homenagem oficial lhe foi prestada. Mas a experiência viria a confirmar a previsão da teoria. Mais de 30 anos depois, quase 10 anos após a sua morte, Hertz (1888) conseguiu, pela primeira vez, produzir ondas eletromagnéticas e confirmar experimentalmente que a sua velocidade é igual à da luz. Além de confirmar a hipótese de Maxwell, contribuíram para estabelecer que a luz tem comportamento de uma onda eletromagnética.

"O que foi um dos grandes triunfos da teoria de Maxwell, pois este fato veio unificar a Óptica e o Eletromagnetismo. Portanto, suas leis (da reflexão, refração, difração, etc.) podem ser deduzidas a partir das Equações de Maxwell." (Beatriz, 2008, p.307).

Hertz morreu com menos de 40 anos e não pode ver o enorme impacto que sua descoberta teve nos meios de comunicação. Ele não previu as possíveis aplicações práticas, provavelmente porque só conseguiu detectar ondas a algumas dezenas de metros do oscilador, devido ao comprimento de onda que usou. As contribuições de Maxwell o colocaram como um dos maiores cientistas de todos os tempos e, conforme as palavras de Einstein, o trabalho de Maxwell "foi o mais profundo e produtivo desde a época de Newton".

1. Amaldi,Ugo, Imagens da física -As idéias e as experiências do Pêndulo aos Quarks - Curso completo. São Paulo: Scipione, 1995.

4. Einstein, Albert e Infeld, Leopold - A Evolução da Física: Guanabara: Koogan, 1988

5. Cabral, Fernando e Lago, Alexandre – Física 3: São Paulo: Harbra, 2002