O MAGNETISMO é uma propriedade da matéria, assim como a massa e a carga elétrica. No entanto, a dificuldade de entendê-lo está no fato de que o magnetismo é mais difícil de ser observado e medido do que a massa e a carga elétrica. Atualmente, sabe-se que fenômenos magnéticos semelhantes aos observados em ímãs naturais são produzidos por cargas elétricas em movimento. Essa constatação foi importante no desenvolvimento científico e tecnológico da humanidade, porque permitiu a compreensão da conexão existente entre os fenômenos elétricos e magnéticos. Alguns exemplos desses avanços foram o uso de radiação eletromagnética para diagnóstico e terapia e o surgimento de técnicas de ressonância magnética para produção de imagens médicas.
POLOS MAGNÉTICOS = Polo magnético norte é aquele que, após o ímã girar livremente suspenso por um fio, aponta para a direção Norte geográfica. Polo magnético sul é aquele que, após o ímã girar livremente suspenso por um fio, aponta para a direção Sul geográfica.
CAMPO MAGNÉTICO = conceito físico associado à presença de um corpo com propriedades magnéticas num ponto do espaço, que provoca o surgimento de uma força magnética em um segundo corpo com as mesmas propriedades magnéticas, posicionado em suas extremidades. Podemos interpretá-lo como a região de influência desse corpo com propriedades magnéticas. Qualquer outro corpo com propriedades magnéticas colocado nessa região sofre a ação de uma força magnética. O campo magnético pode ser gerado por ímã natural (magnetita) ou por cargas elétricas em movimento (fio condutor com corrente elétrica). A unidade de medida do campo magnético no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Tesla (T). Outra unidade de medida bastante utilizada é o Gauss (G), sendo que I T equivale a 10000G.
FORÇA MAGNÉTICA = Ação de um campo magnético sobre um corpo com propriedades magnéticas, colocado na presença desse campo. A força magnética pode ser de atração ou de repulsão entre os polos magnéticos opostos. A força magnética de repulsão ocorre entre polos iguais. A unidade de medida de força no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Newton (N).
DIFERENÇA ENTRE FORÇA ELÉTRICA
E FORÇA MAGNÉTICA
Um ponto importante é a diferença do resultado da ação de uma força elétrica e de uma força magnética quando atuam sobre uma carga elétrica em movimento que penetra em um campo elétrico ou magnético, respectivamente. Lembramos que a força magnética é sempre perpendicular à direção da velocidade de deslocamento da carga elétrica. Dessa forma, ela não altera o valor numérico da velocidade, mas apenas a sua direção. A cada alteração da direção da velocidade, a direção da força magnética também é alterada para se manter perpendicular à velocidade. Por outro lado, a força elétrica nunca altera sua direção. A direção da velocidade de uma carga elétrica que penetra em um campo elétrico será alterada até que fique paralela à direção da força elétrica. Quando essa condição é atingida, a direção do deslocamento da carga permanecerá inalterada. A partir daí, a força elétrica passará a agir apenas sobre o valor numérico, acelerando ou freando a carga elétrica.
FORÇA ELETROMAGNÉTICA
Nós, seres humanos, e todos os animais e plantas, além dos objetos, possuímos massas e estamos sujeitos à força gravitacional do planeta Terra. O que impede que sejamos todos aglomerados em torno do núcleo terrestre em uma única massa disforme? O que mantém nossos corpos coesos?
Também é fato que a maior parte da matéria é constituída de espaços vazios (basta vermos o modelo atômico clássico e compararmos as distâncias entre prótons e nêutrons com os elétrons). Então, o que impede que um bloco de madeira atravesse uma mesa por entre esses espaços vazios?
A resposta a todas essas perguntas é a existência de outro tipo de interação entre os corpos: a força eletromagnética.
A força eletromagnética é um tipo de interação que envolve diretamente as seguintes partículas elementares: prótons e elétrons. Mas é importante destacar que, de uma forma ou de outra, essa interação atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino.
A partícula mediadora da força eletromagnética é o fóton (uma forma de descrever a luz como partículas indivisíveis). Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz (fótons), que é responsável pela transmissão da força eletromagnética. Tal constatação nos permite afirmar que a força eletromagnética entre dois corpos não é transmitida instantaneamente - e, sim, na velocidade da luz.
É importante destacarmos que desde os átomos até as enormes montanhas, passando pelos seres humanos, em tudo predomina a interação eletromagnética. E as interações entre esses corpos ocorrem em função da força eletromagnética. Todos os nossos sentidos (visão, audição, tato, paladar e olfato) são eletromagnéticos.
Mas quando consideramos dois planetas, por exemplo, ou ainda um planeta e uma estrela, a força eletromagnética pode ser relevante por eventuais trocas de calor por meio de radiação, porém, a interação predominante é a gravitacional.
Isso nos dá uma ideia da amplitude das dimensões onde a força eletromagnética predomina em relação às outras forças.
LEI DA ATRAÇÃO E REPULSÃO
Voltando aos corpos em que a interação eletromagnética é predominante, é importante destacarmos que a interação eletromagnética começou a ser estudada com mais relevância no século 18, ou seja, um século depois da teoria da gravitação de Newton.
Entre 1785 e 1791, o físico francês Charles Augustin de Coulomb realizou trabalhos importantes sobre eletricidade e magnetismo, estabelecendo a lei de atração e repulsão entre cargas elétricas pontuais.
Diferentemente da força gravitacional, que sempre é atrativa, a força eletromagnética pode ser atrativa ou repulsiva, dependendo do sinal das cargas envolvidas. Por exemplo, no caso de dois elétrons a força será repulsiva, já que ambos possuem carga negativa. Entre um elétron e um próton teremos uma atração, considerando que o próton possui carga positiva. Essa idéia também é válida para ímãs: polos iguais se repelem (Sul com Sul, por exemplo) e polos diferentes se atraem, como no caso de polo Sul com polo Norte.
Coulomb também conseguiu medir com precisão a força entre duas cargas estacionárias, obtendo uma relação muito parecida com a obtida por Newton para a interação gravitacional:
, onde F representa a força eletromagnética entre duas cargas estacionárias (na época, apenas chamada de força eletrostática), Q e q representam as cargas interagindo e r a distância entre as duas cargas, cuja dependência também é uma função quadrática. E, por fim, k representa uma constante de proporcionalidade cujo valor é 8.987.109
(faça uma comparação com a constante gravitacional).
FORÇAS ELÉTRICAS E MAGNÉTICAS
Mas quando as cargas estão em movimento, temos o surgimento da força magnética.
Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Öersted descobriu que a corrente elétrica num condutor está associada a um campo magnético. Dez anos mais tarde, Michael Faraday, físico inglês, e Joseph Henry, físico norte-americano, descobriram que a variação de um campo magnético induz uma corrente elétrica num condutor. Com a união desses estudos surgiu o eletromagnetismo.
Tanto a força eletrostática quanto a força magnética estão relacionadas a partículas carregadas - e ambas representam dois aspectos do eletromagnetismo.
Em 1837, James Clerk Maxwell, físico inglês, apresentou um trabalho no qual, matematicamente, ele unificava as forças elétricas e magnéticas, assumindo de vez a existência da força eletromagnética.
Na sua teoria da relatividade especial, Einstein demonstrou de forma definitiva a relação entre a força eletrostática e a força magnética de cargas em movimento.
Em termos de intensidade, podemos ainda dizer que a interação eletromagnética é vezes maior que a interação gravitacional.