Explicamos o que é um campo magnético, como ele é produzido e quais são suas características. Também falamos sobre o campo magnético da Terra.
O que é um campo magnético?
Um campo magnético é a representação matemática da forma como as forças magnéticas são distribuídas no espaço ao redor de uma fonte magnética. Esta fonte pode ser um ímã, uma carga móvel ou uma corrente elétrica (muitas cargas móveis). Sempre que existir algum destes elementos, existirá ao seu redor um campo magnético, ou seja, um campo de forças magnéticas. Fora deste campo não há efeitos magnéticos.
Uma característica fundamental dos campos magnéticos é que Eles são dipolares: têm um pólo Norte e um pólo Sul, que também são chamados de pólo positivo e pólo negativo. Ao contrário dos campos elétricos que podem ser gerados por cargas elétricas (como um elétron), não existem “cargas magnéticas” que gerem campos magnéticos. Os campos magnéticos sempre têm dois pólos associados a eles. Como consequência, as linhas do campo magnético estão sempre fechadas, como no caso do íman: saem do pólo norte e chegam ao pólo sul.
Veja também: Campo gravitacional
Origem de um campo magnético
Para que exista um campo magnético deve haver uma fonte de energia magnética (como um ímã), uma carga em movimento ou uma corrente elétrica. Esses elementos são os únicos capazes de criar um campo magnético e os únicos que podem ser afetados por ele.
Uma carga elétrica (como um elétron em movimento no espaço) gera um campo magnético ao seu redor que exercerá uma força sobre outra carga em movimento. A mesma coisa acontece com as correntes elétricas.
O caso dos ímãs é particular porque não há cargas móveis envolvidas, mas sim esses materiais geram um campo magnético devido a certos fenômenos microscópicos de certa complexidade.
Conforme descrito pela Lei de Ampère e pelas equações de Maxwell, os campos magnéticos e os campos elétricos muitas vezes existem juntos na natureza. Certas mudanças ao longo do tempo em um campo magnético produzem campos elétricos. Um bom exemplo da coexistência desses dois campos é a radiação eletromagnética, como a luz.
A presença de campos magnéticos pode ser verificada usando um dispositivo conhecido como magnetômetro.
Tipos de campo magnético
Os campos magnéticos podem ser classificados de acordo com a sua fonte de criação:
- Campos magnéticos provenientes de um ímã. Os ímãs são materiais que têm a particularidade de possuir um campo magnético permanente, criado pelo que na física é conhecido como rodar dos elétrons (pode ser entendido pensando nisso como um giro sobre si mesmos). Por outro lado, existem metais que podem “tornar-se” ímãs quando são magnetizados por um campo magnético externo.
- Campos magnéticos provenientes da corrente. Cada carga em movimento produz um campo magnético. Portanto, uma corrente elétrica também produz um campo magnético. Por exemplo: eletroímãs (como o da figura acima) são dispositivos nos quais, por meio de uma bateria, a corrente circula por um cabo enrolado em metal. Essa corrente gera um campo magnético ao seu redor que magnetiza o metal e gera outro campo magnético. Assim, os eletroímãs são usados para gerar campos magnéticos variáveis, uma vez que a mudança na corrente altera o campo magnético.
Direção de um campo magnético
A direção de um campo magnético pode ser descrito usando linhas ou vetores, responsável por apontar a direção para onde apontam as forças magnéticas. Na figura acima você pode ver claramente as linhas do campo magnético gerado pelo ímã, que indicam a direção da força com que o ímã interage com as partículas metálicas.
O fato do campo magnético ter direção implica que ele é um vetor. Qualquer força é uma grandeza vetorial, ou seja, representa uma magnitude que possui uma direção e um significado, como a velocidade. Como o campo magnético é proporcional à força magnética, então também é uma grandeza vetorial. Na verdade, é interessante notar que a força magnética sentida por uma partícula em movimento imersa num campo magnético é sempre perpendicular à direção desse campo e à sua própria velocidade.
Campo magnético da Terra
Nosso planeta tem um campo magnético natural, também chamado de campo geomagnético. No centro da Terra existe ferro fundido (devido às altas temperaturas). Devido à rotação da Terra, esse líquido metálico está em constante movimento, formando uma corrente elétrica (à medida que o metal se move, os elétrons que o compõem se movem). Essa corrente é o que produz o campo magnético terrestre, que é tão intenso que escapa da superfície terrestre.
O campo magnético da Terra desempenha um papel muito importante, pois desvia a radiação solar muito perigosa para os seres vivos. Sem o campo magnético da Terra, a atmosfera seria destruída pelos raios cósmicos. As bússolas que utilizamos para navegação interagem com este campo: sua agulha magnetizada sempre se alinha com o campo magnético da Terra, indicando o norte. Além disso, muitos animais migratórios utilizam o campo magnético do planeta para se orientar e se deslocam sempre nas mesmas direções durante períodos específicos do ano.
Referências
- “Campo magnético” na Wikipedia, The Free Encyclopedia.
- “O que são campos magnéticos?” na Academia Khan.
- “Campo magnético” em Física Prática.
- “Campo magnético” em Ciências Naturais.
- “Qual é o campo magnético?” (vídeo) em The Tabletop Explainer.
- “Campo Magnético” na Enciclopédia Britânica.