Electromagnetismo 

Introdução 

Neste capítulo, será feita uma breve revisão da história do eletromagnetismo como ciência, desde a sua origem até o surgimento de dispositivos eléctricos, como lâmpadas, motores, linhas de força, etc.

Primeiro, antes de iniciar esta revisão, é importante observar que o conhecimento dos princípios que governam o eletromagnetismo permitiu que os seres humanos desenvolvessem toda uma série de invenções com aplicações práticas (algumas delas já mencionadas), que foram fundamentais na profunda transformação que o modo de vida humano sofreu nos últimos dois séculos, especialmente nos países desenvolvidos. Esse processo de transformação disruptiva pode ser chamado, sem medo de superestimar seu impacto e influência, a Revolução Eléctrica.

Electromagnetismo

Electromagnetismo pode ser descrito como o ramo da Física para  estudar e unifica os fenómenos eléctricos e magnéticos em uma única teoria.

Para entender a história do electromagnetismo, precisamos conhecer os seguintes conceitos:

A carga eléctrica é uma propriedade intrínseca de algumas partículas  sub-específicas  que se manifesta através de atracções e repulsões que determinam as interacções eletromagnéticas entre elas.

Um campo magnético é um campo de força criado como resultado do movimento de cargas eléctricas.

O eletromagnetismo foi formalmente descoberto por volta de 1820. O cientista dinamarquês Hans Christian Oersted, enquanto trabalhava em seu laboratório, montou um circuito eléctrico e o colocou perto de uma agulha magnética, pois não havia corrente no circuito (circuito aberto) em que a agulha estava localizada. A direcção norte - sul. Os ramos do circuito devem ser colocados paralelos à agulha. Isso significa que deve ser orientado na direcção norte-sul.

Ao estabelecer uma corrente no circuito, OERSTED observou que a agulha magnética se desviava, tendendo a se orientar na direcção perpendicular ao condutor AB, ao interromper a passagem da corrente, a agulha retornava à sua posição inicial na direcção Norte-Sul. Essas observações feitas por OERSTED mostraram que uma corrente eléctrica poderia agir como se fosse um íman, causando desvios em uma agulha magnética. Assim, foi observado pela primeira vez que existe uma estreita relação entre electricidade e magnetismo: uma corrente eléctrica é capaz de produzir efeitos magnéticos.

Percebendo a importância de sua descoberta, OERSTED divulgou o resultado de suas observações, que imediatamente atraíram a atenção de vários cientistas da época. Alguns deles começaram a trabalhar em investigações relacionadas a esse fenómeno, entre os quais se destacam os trabalhos da AMPERE.

Essa descoberta, que mostrou uma conexão entre electricidade e magnetismo, foi desenvolvida pelo cientista francês André Marie Ampère, que estudou as forças entre os fios através dos quais circulam correntes eléctricas, e pelo físico francês Dominique François Arago, que magnetizou uma peça de ferro colocando-o próximo a um cabo percorrido por uma corrente.

Lei de Ampere 

A lei de Biot (1774-1882) e Savart (1791-1841) expressa a relação entre a intensidade, I, de uma corrente elétrica retilínea e estacionária (de valor constante) e o campo magnético B, que essa corrente cria em uma certa distância, r, a partir dela:

Ampère (1775-1836), baseando-se nessa expressão, estabeleceu em 1826 uma relação geral entre essas duas magnitudes, qualquer que seja a forma do condutor através do qual a corrente constante flui, I:

Indica que a circulação do vector do campo magnético, B, ao longo de uma linha fechada é igual ao produto da permeabilidade magnética, µ, pela intensidade eléctrica resultante que cria o referido campo (soma algébrica das intensidades de corrente que atravessam a superfície limitado por essa linha fechada).

Aplicações de eletromagnetismo

Trens de levitação magnética. Esses trens não se movem em contacto com os trilhos, mas "flutuam" alguns centímetros acima deles, devido a uma força de repulsão electromagnética. Essa força é produzida pela corrente eléctrica que circula pelos electroíman localizados na via de um trem e é capaz de suportar o peso de todo o trem e levantá-lo.

Bells Quando você pressiona o botão de uma campainha, uma corrente eléctrica circula através de um electroíman criado por um campo magnético que atrai um pequeno martelo e atinge uma campainha que interrompe o circuito, o que faz com que o campo magnético desapareça e a barra retorne à sua posição. Este processo é repetido rapidamente e o som característico da campainha é produzido.

Motor eléctrico. Um motor eléctrico serve para transformar eletricidade em movimento. Consiste em duas partes básicas: um rotor e um estator. O rotor é a parte móvel e é formado por várias bobinas. O estator é um ímã fixo entre cujos pólos a bobina está localizada. Seu funcionamento baseia-se no fato de que, quando a corrente passa pelas bobinas, localizada entre os pólos do ímã, ocorre um movimento de rotação que é mantido constante, por meio de um interruptor, gerando uma corrente alternada.

Transformador É um dispositivo que permite aumentar ou diminuir a tensão de uma corrente alternada. Consiste em duas bobinas enroladas em um núcleo ou estrutura de ferro. A corrente cuja tensão deve ser transformada circula através da chamada bobina primária, produzindo um campo magnético variável no núcleo de ferro. Isso induz uma corrente alternada na outra bobina, chamada secundária, da qual a corrente é transformada. Se o número de voltas do primário for menor que o do secundário, a tensão da corrente aumenta, enquanto, se for maior, a tensão diminui.

Electroíman 

A função de um electroíman é exactamente o que seu nome indica. Um electroíman é um ímã, que funciona como uma corrente que passa através de sua bobina. Eles param de magnetizar, no momento em que a corrente é cortada. Um electroíman é composto por um núcleo de ferro. Núcleo ao qual foi incorporado um fio condutor revestido com material isolante, como seda ou verniz. Rosca que precisa ser enrolada no núcleo para que o electroíman funcione. Outra maneira de operar um electroíman é o caminho oposto. Parando o fluxo da corrente, através de seu núcleo. Isso acontece quando um electroíman possui um núcleo de aço. Com o qual, funciona como um ímã actual.

 O electroíman foi desenvolvido pelo inglês William Sturgeon, em 1825. Que, juntamente com outros personagens da época, conseguiu desenvolver vários avanços no campo da eletricidade no século XIX.

William Sturgeon enrolou 18 voltas de fio condutor em torno de uma barra de ferro macio que dobrava para ter a forma de uma ferradura. Ao conectar as extremidades do cabo a uma bateria, o ferro era magnetizado e podia levantar um peso 20 vezes maior que o seu. Este foi o primeiro electroíman, ou seja, um ímã alimentado por eletricidade.

Em 1829, o americano Joseph Henry construiu um novo electroíman. Para fazer isso, ele enrola uma barra de ferro doce com muito mais força e em maior número do que no electroíman de William Sturgeon; Dessa forma, alcançou maior intensidade magnética. O electroíman se comporta de maneira equivalente a um ímã permanente, com a vantagem de que sua intensidade pode ser controlada, alterando a corrente que circula ou variando o número de voltas da bobina. Além disso, quando a energia é interrompida, quando a bateria é desconectada, o efeito magnético desaparece.

No que diz respeito ao próprio electroíman, ele pode ser usado para várias tarefas. Um dos mais comuns é nos sinos. Objectos que podemos encontrar em todas as casas do nosso país. A maneira mais comum de construí-los, simulando uma ferradura. Isso ocorre porque, à medida que os dois pólos do electroíman se aproximam, isto é, o negativo e o positivo, o poder do magnetismo do magnetismo aumenta.

Usos na vida quotidiana: são usados em embreagens de freio de carro, também usados em trens de alta velocidade em monitores de TV, etc.

Conclusão