Interações Magnéticas
(Parte 4- Campo magnético de correntes)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

4 — Campo magnético de corrente elétrica
Corrente elétrica gera campo magnético; ele é regido pela Lei de Biot-Savart-Laplace:

O símbolo m_o representa a permeabilidade absoluta do vácuo. No Sistema Internacional de Unidades é expressa em henry por metro ou tesla-metro por ampère; tem-se:

m_o = 4.p.10^-7 H/m = 4.p.10^-7 T.m/A

O campo de indução magnética B resultante em um ponto, gerado por um trecho de circuito, é:

O assunto é esmiuçado em livro-texto; nível 3.

4.1 — Espectro magnético
Para a obtenção do espectro do campo magnético de correntes elétricas devem ser construídos três aparelhos que, com retroprojetor, fornecem imagens adequadas para exibição em laboratório ou em sala de aula.

Mostra-se o campo de corrente reta (§4.4), o de uma espira circular (§4.5) e o de um solenóide reto (§4.6). A fonte de corrente elétrica pode ser:

* bateria automotiva (12 V) com resistor de 0,20 ohm em série, para impedir curto-circuito;
* dínamo (conjunto motor-gerador); atenção, dínamo, não alternador!
* transformador de solda com saída através de um diodo ou ponte retificadora (esta fonte não serve para o pêndulo de Waltenhofen).
* em resumo, qualquer fonte que forneça tensão contínua sob corrente da ordem dos 50A.

Em qualquer caso, a corrente deve ser não inferior a 30 A. Para evitar danos na fonte, a corrente deve ser mantida em intervalos breves com duração da ordem de um segundo.

Obtém-se o espectro magnético do campo em uma placa horizontal de acrílico, na qual previamente se espargiu limalha de ferro. Ligeiros golpes na placa de acrílico (piparotes) facilitam a orientação dos grãos de limalha, que então formam o espectro do campo. Através da placa transparente, o retroprojetor produz imagem ampliada do espectro.

4.2 — Proteção dos terminais
Fechamento e abertura de circuito elétrico com corrente intensa dão-se com faiscamento. Cada faísca funde um pouco do metal, que pode ser projetado para o espaço; proteger os olhos com óculos! Para não danificar os terminais (bornes) dos aparelhos, e preciso ligar-lhes fio nu de cobre maciço (diâmetro de 2 a 3 milímetros, comprimento de 5 centímetros). Os circuitos externos são ligados nessa extensão de 5 cm.

4.3 — Convenção gráfica
Para os esquemas, convencionam-se os símbolos seguintes:

4.4 — Condutor reto
Suposto longo, vertical, normal ao plano da figura, ele produz campo magnético segundo os esquemas (a) e (b) da ilustração abaixo. Vale a Regra da Mão Direita (RMD);ilustração (c).

4.5 — Espira circular
Seu campo segue a ilustração a seguir. Vale a Regra da mão Direita (RMD). No plano da espira, é face Norte a face de onde as linhas de campo saem, e face Sul aquela na qual as linhas de campo penetram.

Campo de espira circular

Faces Norte e Sul da espira

4.6 — Solenóide reto
A linha de campo central coincide com o eixo geométrico longitudinal do solenóide. Vale a Regra da mão Direita (RMD). As faces Norte e Sul do solenóide seguem os esquemas da espira visto acima. Na região central do solenóide o campo de indução é sensivelmente uniforme.

4.7 — Partícula eletrizada em movimento
Ela equivale a elemento de corrente elétrica. De fato:

Em átomo, cada elétron executa um movimento orbital e um rodopio (spin). Estes movimentos geram as “correntes intrínsecas” (correntes ligadas, correntes de magnetização). Elas explicam, por exemplo, o magnetismo dos ímãs.

4.8 — Ondas eletromagnéticas
Campo magnético pode ser gerado não só por corrente elétrica, mas também por campo elétrico variável com o tempo. Vice-versa, campo magnético variável com o tempo gera campo elétrico. Isto explica, por exemplo, as ondas eletromagnéticas (raios gama, luz, infravermelho, ondas de rádio).

Segue Parte 5 - Forças sobre correntes