O eletromagnetismo é uma das forças mais importantes, pois junto com o gravitacional, o nuclear forte e o nuclear fraco fazem parte das forças fundamentais do universo, que são aquelas que não podem ser explicadas em termos de forças mais básicas. Essa força afeta apenas corpos carregados de eletricidade e é responsável pelas transformações químicas e físicas de átomos e moléculas. O eletromagnetismo está presente no dia a dia, tanto nos fenômenos naturais quanto nos artificiais.
O que é eletromagnetismo
Tabela de conteúdos
Quando falamos sobre o termo eletromagnetismo em física, ele se refere à conjunção dos fenômenos elétricos e magnéticos, bem como à interação das duas forças. Isso tem efeito sobre líquidos, gases e sólidos.
Na natureza, o eletromagnetismo está presente em fenômenos como ondas de rádio da Via Láctea, radiação infravermelha de corpos em temperatura ambiente, luz, radiação ultravioleta do Sol, radiação gama, luzes do norte e australes, entre outros.
Por outro lado, a aplicação do eletromagnetismo na vida cotidiana é diversa. É o caso da bússola, cujo movimento das agulhas é gerado pelos princípios magnéticos polares e os elétricos pela interação do mecanismo e do atrito que o origina. A campainha, a guitarra elétrica, o motor elétrico, transformadores, microondas, pen drives, microfones, aviões, câmeras digitais, telefones celulares, termômetros, placas, aparelhos de ultrassom, modems, tomógrafos, são alguns dos objetos mais conhecidos nos quais esse fenômeno ocorre. e isso, em aplicações práticas, exemplifica o que é eletromagnetismo.
Qual é o campo eletromagnético
É um campo físico sensorial no qual partículas elétricas produzidas por corpos ou objetos eletricamente carregados interagem. Em tal campo, existe uma quantidade de energia eletromagnética. Mas para entender melhor o conceito, é importante entender como e por que o campo elétrico e o campo magnético são gerados.
O campo elétrico ocorre quando há diferenças de tensão e quanto maior a tensão, maior o campo. Este, então, é o espaço onde as forças elétricas atuam. Conhecer a abrangência do campo elétrico permitirá saber o nível de intensidade e o que acontece com uma carga em determinada parte do campo, independentemente de não saber o que o causa.
Por sua vez, o campo magnético origina-se de correntes elétricas e, quanto maior a corrente, maior o campo. É a agitação que o ímã produz na região ao seu redor, como o afeta e em que direção. É representado por linhas de campo que vão de fora do pólo norte ao pólo sul do ímã, e dentro do pólo sul ao pólo norte. Essas linhas nunca se cruzarão, então elas se separam umas das outras e do ímã, paralelas e tangenciais à direção do campo nos pontos.
Qual é o espectro eletromagnético
É o conjunto de energias eletromagnéticas das ondas, ou seja, toda a radiação eletromagnética que vai desde aquelas de menor comprimento de onda (raios X, raios gama), radiação ultravioleta, luz e radiação infravermelha, até aquelas de maior comprimento (ondas de rádio).
O espectro de um objeto ou fluido será a distribuição característica de sua radiação eletromagnética. Existe uma teoria de que o limite do comprimento de onda mais curto é aproximadamente o comprimento de Planck (uma medida do comprimento subatômico) e o limite superior do comprimento de onda longo é o tamanho do próprio universo, embora o espectro seja contínuo e infinito.
Equações de Maxwell
James Maxwell conseguiu formular a teoria eletromagnética, englobando eletricidade, magnetismo e luz como diferentes expressões de um mesmo fenômeno. Essa hipótese desenvolvida pelo físico foi denominada Teoria Clássica da Radiação Eletromagnética.
Desde os tempos antigos, cientistas e pessoas observavam com fascínio fenômenos eletromagnéticos, como eletrostática, magnetismo e outras manifestações dentro deste campo, mas não foi até o século 19, quando graças ao trabalho de diferentes cientistas, eles puderam explicar parte das peças que compunham o quebra-cabeça do eletromagnetismo como é conhecido hoje.
Foi Maxwell quem unificou todos eles em quatro equações: Lei de Gauss, Lei de Gauss para o campo magnético, Lei de Faraday e a Lei de Ampère generalizada, que ajudou a definir o que é eletromagnetismo.
1. Lei de Gauss: descreve como as cargas afetam o campo elétrico e estabelece que essas cargas são fontes do campo elétrico desde que sejam positivas, ou sumidouros do mesmo se forem negativas. Conseqüentemente, cargas semelhantes tendem a se repelir e cargas diferentes tendem a se atrair. Esta lei estabelece da mesma forma que o campo elétrico vai enfraquecer com a distância sob a lei quadrática inversa (a intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância do centro de origem), e dotando-o de propriedades geométricas.
2. Lei do magnetismo de Gauss: afirma que nem fontes nem sumidouros existem dentro do campo magnético, portanto, não há cargas magnéticas. Na ausência de fontes e sumidouros, os campos magnéticos gerados pelos objetos devem se fechar sobre si mesmos. Por isso, se um ímã for dividido ao meio, o campo magnético se fechará na área onde foi cortado, criando dois ímãs com dois pólos cada. Isso sugere que monopolos na Terra seriam impossíveis.
3. Lei de Faraday: diz que se um campo magnético muda com o tempo, isso o ativará fechando. Se aumentar, o campo elétrico será orientado no sentido horário, e se diminuir, será orientado no sentido oposto. É então verdade que não apenas as cargas e os ímãs podem influenciar os campos, mas também uns aos outros, em ambas as direções.
Dentro dessa lei, observa-se a indução eletromagnética, que é a produção de correntes elétricas por campos magnéticos que variam com o tempo. Este fenômeno produz força eletromotriz ou voltagem em um corpo exposto a um campo magnético e, como o referido objeto é condutor, a corrente induzida é produzida.
4. Lei de Ampère: explica que um campo elétrico com cargas móveis (corrente elétrica) ativa o campo magnético ao se fechar. A corrente elétrica é muito útil, pois com ela podem ser criados ímãs artificiais, passando o referido elemento por uma bobina e, tendo um campo magnético, que faz com que quanto maior a intensidade da corrente, mais a intensidade será amplificada. intensidade do campo magnético. Esse tipo de ímã é chamado de eletroímã, e a maioria dos campos magnéticos do planeta são gerados dessa forma.
Ramos do eletromagnetismo
Para entender completamente o que é o eletromagnetismo, as diferentes manifestações nesses fenômenos eletromagnéticos devem ser compreendidas: eletrostática, magnetostática, eletrodinâmica e magnetismo.
Eletrostática
A eletrostática refere-se ao estudo dos fenômenos eletromagnéticos que se originam em corpos eletricamente carregados (tem excesso - carga positiva - ou falta - carga negativa - de elétrons nos átomos que o compõem) em repouso.
Sabe-se que se objetos carregados de eletricidade possuem elétrons em excesso nos átomos que os compõem, eles terão carga positiva e, caso sejam deficientes, terão carga negativa.
Esses corpos exercem forças uns sobre os outros. Quando um objeto carregado é submetido a um campo pertencente a outro objeto carregado, ele estará sujeito a uma força proporcional à magnitude de sua carga e a do campo em sua localização. A polaridade da carga decidirá se a força será atrativa (quando são diferentes) ou repulsiva (quando são iguais). A eletrostática é útil para o estudo e observação de tempestades elétricas.
O magnetismo
É o fenômeno pelo qual os corpos se atraem ou se repelem dependendo do tipo de carga que possuem. Todos os materiais existentes serão mais ou menos influenciados de acordo com sua composição, mas o único ímã conhecido na natureza é a magnetita (que é um mineral composto por dois óxidos de ferro e tem a propriedade de atrair ferro, aço e outros órgãos).
Os ímãs possuem duas áreas onde as forças se manifestam com maior magnitude, localizadas nas extremidades e são chamados de pólos magnéticos (norte e sul).
A propriedade fundamental da interação entre ímãs é que seus pólos semelhantes se repelem, enquanto os diferentes se atraem. Isto porque este efeito está relacionado com as linhas do campo magnético (do pólo norte ao sul), e quando dois opostos se aproximam, as linhas saltam de um pólo para o outro (aderem), este efeito irá diminuir conforme a distância entre os dois é maior; Quando dois pólos iguais se aproximam, as linhas começam a se comprimir em direção ao mesmo pólo e, se forem comprimidas, as linhas se expandem, de modo que os dois ímãs não podem se aproximar e se repelir.
Eletrodinâmica
Ele estuda os fenômenos eletromagnéticos de corpos carregados em movimento e de campos elétricos e magnéticos variáveis. Dentro dele, existem três subdivisões: a clássica, a relativística e a quântica.
- O clássico inclui outros efeitos, como indução e radiação eletromagnética, magnetismo e indução e motor elétrico.
- O relativista estabelece que, tendo um observador se movendo de seu referencial, ele medirá diferentes efeitos elétricos e magnéticos de um mesmo fenômeno, uma vez que nem o campo elétrico nem a indução magnética se comportam como grandezas físicas vetoriais.
- Quantum descreve a interação entre bósons (partículas que carregam a interação) e férmions (partículas que carregam matéria) e é usado para explicar estruturas atômicas e relacionamentos entre moléculas complexas.
Magnetostática
É o estudo de fenômenos físicos em que campos magnéticos constantes intervêm no tempo, ou seja, foram produzidos por correntes estacionárias. Isso inclui a atração que o ímã e o eletroímã exercem sobre o ferro e diferentes metais. Os fenômenos produzidos nesta área são caracterizados pela criação de um campo magnético ao redor do corpo magnetizado que perde intensidade com a distância.
O que são ondas eletromagnéticas
São ondas que não precisam de um meio material para sua propagação, podendo viajar no vácuo e a uma velocidade constante de 299.792 quilômetros por segundo. Vários exemplos desses tipos de ondas são luz, microondas, raios X e transmissões de televisão e rádio.
As radiações do espectro eletromagnético apresentam difração (desvio na obtenção de um objeto opaco) e interferência (superposição de ondas), que são propriedades típicas do movimento das ondas.
A aplicação de ondas eletromagnéticas teve um forte impacto no mundo das telecomunicações, tornando possível a comunicação sem fio por meio de ondas de rádio.
O que é radiação eletromagnética
É a propagação de partículas elétricas e magnéticas oscilantes, e onde cada uma gera um campo (elétrico e magnético). Essa radiação causa ondas que podem se propagar através do ar e do vácuo: ondas eletromagnéticas.
