O que é eletromagnetismo? – Noções básicas de circuito

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Eletromagnetismo foi descoberta pela primeira vez em 1819, quando um cientista dinamarquês notou que a agulha de uma bússola magnética se movia quando colocada perto de um fio elétrico. É um ramo da física que lida com o estudo das interações entre os campos elétrico e magnético. O eletromagnetismo gera luz, energia e mantém átomo, matéria e, essencialmente, o mundo. Também gera campos magnéticos a partir de correntes elétricas.

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Lembremos que toda matéria tem uma carga elétrica que pode ser positiva ou negativa. Mas se a carga líquida for zero, será chamada de neutra. As mesmas acusações se repelem, enquanto as acusações opostas se atraem. Essas forças elétricas unem e mantêm átomos juntos. Quando os átomos ganham uma carga positiva ou negativa através da transferência de elétrons, um campo elétrico mensurável se forma. Se essas partículas carregadas eletricamente começarem a se mover, o campo se tornará uma corrente elétrica fluida e formará um campo magnético ao seu redor.

Como a corrente elétrica em um fio cria um campo magnético

Uma corrente elétrica produz campos magnéticos. Um fio que transporta corrente também cria campos magnéticos que são representados por laços circulares ao redor do fio. Uma corrente elétrica, ou a carga elétrica em movimento dentro do fio, cria esses campos magnéticos de loop circular. O campo magnético é mais forte na área mais próxima do fio e sua direção depende do movimento da corrente que produz o campo. O fio age como um ímã, portanto, aumentar a quantidade de corrente no fio aumenta a força do campo magnético.

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Um fio transportador de corrente que gera campos magnéticos em loops circulares.

Regra da mão direita de Fleming

A regra do lado direito de Fleming é usada para determinar a direção da corrente induzida no condutor quando ele se move em uma região do campo magnético. O físico britânico John Ambrose Fleming propôs essa regra no final do século XIX. Aplicando a regra da mão direita, estique o polegar e o indicador e o dedo médio para que fiquem perpendiculares um ao outro. Se o dedo indicador indicar a direção do campo magnético e o polegar mostrar a direção do movimento do condutor, o segundo ou o dedo médio mostrará a direção da corrente induzida. A regra da direita é aplicável a cargas positivas e ao fluxo teórico de corrente. O fluxo teórico de corrente é semelhante à corrente convencional, que flui do final positivo para o negativo.

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Regra da mão direita de Fleming.

O polegar apontando para cima indica a direção da corrente por convecção oposta ao fluxo atual da corrente. Os dedos enrolados ao redor do fio mostram a direção do campo magnético.

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Regra da mão esquerda de Fleming

A Regra da Mão Esquerda de Fleming ilustra o que acontece quando partículas carregadas, como elétrons em uma corrente, entram em um campo magnético. Para demonstrar a regra da esquerda, segure em um objeto que representa o fio. Se o dedo indicador representa a direção do campo e o segundo dedo representa a direção da corrente, o polegar indica a direção da força.

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Regra da mão esquerda de Fleming

Um campo magnético é produzido por uma corrente elétrica que flui através de um condutor. Uma força é exercida também por esse campo magnético no ímã que é colocado nos arredores do condutor. O cientista francês Andre Marie Ampere descobriu que uma força igual e oposta é exercida pelo ímã no condutor de corrente. Várias experiências mostraram que a direção da força exercida é invertida quando a direção da corrente através do fio é invertida. Assim, a direção da força no fio depende da direção da corrente e do campo magnético. Quando a direção da corrente está em ângulo reto com a direção do campo, a magnitude da força é mais alta. Em tais condições, podemos usar uma regra simples, como a Regra da mão esquerda, para encontrar a direção da força no fio.

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Indução de corrente elétrica com um campo magnético

Muitos físicos projetaram experimentos para detectar correntes elétricas induzidas por um campo magnético. A maioria deles falhou até que foi descoberto por Joseph Henry e Michael Faraday. O experimento de Michael Faraday mostrou que a corrente que flui através de uma bobina de fio gera um campo magnético. Mas não na segunda bobina. Mais tarde, ele percebeu que um campo magnético variável causa uma corrente elétrica em um laço de fio. Essa idéia é o que agora conhecemos como Lei de Indução de Faraday.

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Experiência de Faraday

A Lei de Indução de Faraday afirma que um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (fem) em um fio de laço. A força eletromotriz faz com que os elétrons se movam e forme uma corrente. Alterar a área do laço do fio induz uma corrente. A mudança de ângulo entre o loop e o campo magnético também induz uma corrente. A propriedade que mais diretamente induz a força eletromotriz (fem) é conhecida como fluxo magnético. Também é conhecida como a medida do campo magnético que percorre um laço de fio (ou uma superfície). Quando este campo muda, induz uma força eletromotriz.

O fluxo magnético é dado pela seguinte equação:

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Onde ΦB é o fluxo magnético, B é a força do campo magnético, A é a área do loop e Φ é o ângulo entre o campo magnético e uma linha perpendicular à face do loop.

Fatores que afetam o campo magnético

  1. Força do campo magnético (B) – a magnitude de B pode mudar com o tempo.
  2. Área do loop (A) – Se o loop for maior, haverá um campo magnético maior ao seu redor e vice-versa. Esta área pode mudar com o tempo.
  3. O ângulo entre o campo magnético e a linha perpendicular à face do loop pode mudar com o tempo.
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