Aula 02 - Campo Eletromagnético

Eletromagnetismo

Campo Eletromagnético

Campo eletromagnético é a concentração das cargas elétricas e magnéticas. Fenômeno estudado pela Física, a ligação entre eletricidade e magnetismo foi entendida e comprovada pelo físico James Clark Maxwell (1831-1879).

No campo eletromagnético, as cargas movimentam-se como ondas e, assim, são chamadas de onda eletromagnéticas. Exemplo disso é a luz.

Ímãs

Ímã (ou íman, em português da Europa) é um material que tem a capacidade de magnetizar ou atrair materiais constituídos de ferro, cobalto e níquel. Isso se deve ao magnetismo.

Magneto é originalmente o nome dado ao ímã. Isso porque ele foi encontrado na Magnésia (Grécia).

Tipos de Ímãs

Há dois tipos de ímãs: o ímã natural, que é encontrado na natureza; e o ímã artificial, que é aquele que resulta de fabricação feita mediante a utilização de materiais que possuem propriedades magnéticas. Esse processo é chamado de imantação.

O ímã natural mais comum é a magnetita, pedra vulcânica em que consta óxido de ferro na sua constituição.

Os ímãs artificiais mais utilizados são aqueles constituídos de bário, carbonato de estrôncio e óxido de ferro. O ímã de neodímio é o ímã mais poderoso que existe no mundo.

O ímã artificial, por sua vez, pode ser:

• Permanente: consegue manter seu magnetismo mediante uso de materiais ferromagnéticos. Seu magnetismo pode ser perdido apenas de forma temporária em decorrência de forte temperatura ou descarga elétrica.
• Temporal: o magnetismo adquirido através de materiais paramagnéticos é provisório.
• Eletroímã: é um aparelho capaz de gerar magnetismo mediante a presença, geralmente, de ferro.

Polos Magnéticos

Os ímãs são dipolos, pois têm dois polos magnéticos: o norte e o sul. Não é possível encontrar um ímã que tenha apenas um polo. Assim, mesmo que os ímãs sejam divididos, as duas polaridades sempre estarão presentes.

PROPRIEDADES DOS ÍMÃS

I – nas primeiras observações realizadas a respeito dos ímãs foi possível verificar que eles tinham a capacidade de interagir entre si e também atraíam pequenos pedaços de ferro. Percebeu-se também que colocando limalhas de ferro próximas ao ímã, elas se aglomeravam em sua extremidade. As regiões onde as limalhas aglomeravam passou a ser chamada de polos do ímã. Convencionou então o polo norte e o polo sul.

II – colocando um ímã suspenso por um fio, de modo que ele possa girar livremente, percebeu-se que ele sempre se posiciona em direção ao norte-sul geográfico do lugar onde está suspenso. Sendo assim, convencionou que o polo norte do ímã é aquele que aponta para o norte geográfico e polo sul é a extremidade que aponta para o sul geográfico.

III – os ímãs exercem, entre si, forças de ação mútua de atração e repulsão, conforme a posição em que são postos um frente ao outro. Portanto, dizemos que os polos iguais de um ímã exercem forças de repulsão e os polos diferentes exercem força de atração quando colocados próximos.

IV– outra propriedade observada nos ímãs foi a capacidade de inseparabilidade de seus polos. Essa capacidade permite ao ímã, quando for quebrado, criar novos polos, isto é, independentemente do quanto ele seja quebrado, sempre surgirão os polos norte e sul no ímã.

Lista de Exercícios

01. Veja a figura abaixo:

Nela temos uma barra magnetizada aproximando de uma pequena bola de metal. Diante dessa situação podemos concluir que bola de ferro:

a) será atraída pelo polo norte e repelida pelo polo sul
b) será atraída pelo polo sul e repelida pelo polo norte
c) será atraída por qualquer um dos polos da barra
d) será repelida por qualquer um dos polos da barra
e) será repelida pela parte mediana da barra magnetizada.

02. Com relação aos estudos sobre as propriedades do ímã, podemos dizer que o polo sul de um ímã natural:

a) atrai o polo sul de outro ímã, desde que ele seja artificial
b) repele o polo norte de um ímã também natural
c) atrai o polo norte de todos os ímãs, sejam naturais ou artificiais
d) atrai o polo sul de outro ímã, sejam naturais ou artificiais
e) não interage com um eletroímã em nenhuma hipótese

03. (PUC-MG) Uma bússola pode ajudar uma pessoa a se orientar devido à existência, no planeta Terra, de:

a) um mineral chamado magnetita
b) ondas eletromagnéticas
c) um campo polar
d) um campo magnético
e) um anel magnético

04. (UFRGS) A figura mostra um pedaço de ferro nas proximidades de um dos pólos de um imã permanente.

Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas nas seguintes afirmações sobre essa situação.

A extremidade L do pedaço de ferro é ……… pelo polo K do imã.

Chamando o polo sul do imã de S e o norte de N, uma possível distribuição dos polos nas extremidades K, L e M é, respectivamente, ……….

a) atraída – N, N e S

b) atraída – N, S e N

c) repelida – N, S e N
d) repelida – S, S e N

e) repelida – S, N e S

05. (UFB) Pares de imãs em forma de barra são dispostos conforme indicam as figuras a seguir:

A letra N indica o polo Norte e o S o polo Sul de cada uma das barras. Entre os imãs de cada um dos pares anteriores (a), (b) e (c) ocorrerão, respectivamente, forças de:

a) atração, repulsão, repulsão;
b) atração, atração, repulsão;
c) atração, repulsão, atração;
d) repulsão, repulsão, atração;
e) repulsão, atração, atração.

Comentários das questões

01. Nessa situação, a bola de ferro será atraída por qualquer um dos polos da barra magnetizada. Isso acontece pelo fato de a bola estar em equilíbrio eletrostático, portanto, ela possui a mesma quantidade de prótons e elétrons. Sendo assim, tanto o polo sul quanto o polo norte atrairão a bola metálica.

02. De acordo com as propriedades do ímã, polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes contrários se atraem, portanto, o polo sul de um ímã natural irá atrair o polo norte de qualquer ímã, seja ele um ímã natural ou um ímã artificial.

03. É possível uma bússola orientar-se graças à existência do campo magnético terrestre.

GABARITO

1 C

2 C

3 D

4 B

5 A

OUTRAS QUESTÕES

01. (UFSM) Considere as afirmações a seguir a respeito de ímãs.

I. Convencionou-se que o pólo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra.
II. Pólos magnéticos de mesmo nome se repelem e pólos magnéticos de nomes contrários se atraem.
III. Quando se quebra, ao meio, um ímã em forma de barra, obtêm-se dois novos ímãs, cada um com apenas um pólo magnético.

Está(ão) correta(s):

A

apenas I.

• B
  apenas II.
• C
  apenas III.
• D
  apenas I e II.
• E
  apenas II e III.
•  02. (ENEM 2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula.

A elevação de temperatura descrita ocorre porque

A) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor.

B) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito.

C) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor.

D) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo.

E) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor.

GABARITO

01. A
02. B

A Descoberta da Indução Eletromagnética

Michael Faraday (1791-1867) descobriu que o movimento de um ímã pode gerar corrente elétrica num condutor, ou seja, a indução eletromagnética.

Em 17 de outubro de 1831, Faraday fez um experimento em que utilizou um anel triangular de ímãs permanentes que eram colocados em posições próximas.

Neste experimento, o físico e químico inglês obteve corrente elétrica induzida através da movimentação de uma barra magnética localizada no interior de uma bobina.

Para tanto, Faraday utilizou um cilindro de papel oco coberto por 8 enrolamentos de fio de cobre, cada um deles separados por algodão.

As extremidades do cilindro foram cobertas e ele as conectou a um galvanômetro (um instrumento que mede a corrente elétrica).

Analisando o comportamento do movimento da agulha desse aparelho de medição, Faraday observou que o mesmo continuava após a retirada do ímã do galvanômetro. O movimento agora acontecia em sentido contrário.

Isso mostrava que a aproximação ou o distanciamento dos ímãs resultava numa variação magnética.

O experimento de Faraday complementou o estudo de Orsted acerca do eletromagnetismo. Faraday mostrou o fenômeno inverso, ou seja, os efeitos elétricos produzidos pelo magnetismo.

O estudo de Faraday evoluiu e propiciou a descoberta dos geradores elétricos como os conhecemos.