Campo magnético

O que é um campo magnético?

Um campo magnético é  a representação matemática da maneira como as forças magnéticas são distribuídas no espaço em torno de uma fonte magnética. Essa fonte pode ser um ímã , uma carga móvel ou uma corrente elétrica (muitas cargas móveis). Sempre que algum desses elementos existir, haverá um campo magnético ao seu redor, ou seja, um campo de forças magnéticas. Fora deste campo não existem efeitos magnéticos.

Uma característica fundamental dos campos magnéticos é que eles  são dipolares: possuem um pólo norte e um pólo sul , também 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 geram 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 ímã: elas 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 móvel 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 se movendo no espaço) gera um campo magnético ao seu redor que exercerá uma força sobre outra carga em movimento. O mesmo acontece com as correntes elétricas.

O caso dos ímãs é particular porque não há cargas em movimento envolvidas, mas esses materiais geram um campo magnético devido a certos fenômenos microscópicos de certa complexidade.

Conforme descrito pela Lei de Ampère e as equações de Maxwell, os campos magnéticos e os campos elétricos freqüentemente existem juntos na natureza . Certas mudanças no tempo de 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 sua fonte de criação:

• Campos magnéticos de um ímã. Os ímãs são materiais que têm a particularidade de possuir um campo magnético permanente, criado pelo que é conhecido na física como spin dos elétrons (pode ser entendido como um spin sobre si mesmos). Por outro lado, existem metais que podem “se tornar” ímãs quando são magnetizados por um campo magnético externo.
• Campos magnéticos 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 uma bateria circula corrente por um fio enrolado em metal. Essa corrente gera um campo magnético ao seu redor que magnetiza o metal e gerando outro campo magnético. Assim, os eletroímãs são usados ​​para gerar campos magnéticos variáveis, pois ao mudar a corrente, o campo magnético muda.

Direção de um campo magnético

A  direção  de um campo magnético  pode ser descrita por meio de linhas ou vetores , responsáveis ​​por apontar a direção para a qual 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 a qual o ímã interage com as partículas de metal.

O fato de o campo magnético ter direção implica que ele é um vetor. Qualquer força é uma quantidade vetorial, ou seja, representa uma quantidade que tem uma direção e um sentido, como a velocidade. Como o campo magnético é proporcional à força magnética, ele também é uma grandeza vetorial. Na verdade, é interessante notar que a força magnética sentida por uma partícula em movimento imersa em um campo magnético é sempre perpendicular à direção desse campo e à sua própria velocidade.

Campo magnético da terra

Nosso planeta possui 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 (conforme o metal se move, os elétrons que o compõem se movem). É essa corrente que produz o campo magnético terrestre, tão intenso que escapa da superfície terrestre.

O campo magnético da Terra desempenha um papel importante porque desvia do sol a radiação perigosa para os seres vivos . Sem o campo magnético da Terra, a atmosfera seria destruída por raios cósmicos . As bússolas que usamos para a navegação interagem com este campo: sua agulha magnetizada está sempre alinhada com o campo magnético da Terra, indicando o norte. Além disso, muitos animais migratórios usam o campo magnético do planeta para sempre se orientar e se mover nas mesmas direções durante períodos específicos do ano.