A ciência do eletromagnetismo é um dos campos mais importantes que conhecemos. Para aplicações práticas na indústria e para o nosso conhecimento da estrutura física do universo, o eletromagnetismo é primordial.

Talvez você nunca tenha percebido, mas, sem o eletromagnetismo, não poderíamos transportar ou gerar eletricidade. Isso simplesmente não aconteceria. Não poderíamos obter as enormes quantidades de eletricidade que precisamos em todo o país e em cada uma de nossas casas. Pense nisso quando estiver acendendo as luzes, fervendo a chaleira ou assistindo à TV.

Até mesmo o ato de ferver água na chaleira tem relação com a física.

Enquanto isso, a propósito, o eletromagnetismo - essa curiosa sobreposição de eletricidade e magnetismo - forma os laços do universo. É por isso que não podemos realmente dizer que alguém "inventou" o eletromagnetismo: ele foi, na verdade, descoberto - e depois calculado como a força que une as diferentes partes do átomo. É responsável por compostos químicos - e também é a força que produz a luz.

O eletromagnetismo, então, está em toda parte. Provavelmente você já tenha ouvido isso em sua aula de física eletricidade. Mas aqui, veremos um fenômeno específico conhecido como indução eletromagnética - a produção de força eletromotriz através da presença de um campo magnético variável.

Não se preocupe se isso não estiver claro, porque faremos uma recapitulação de toda a ciência que você precisa conhecer para entender esse processo realmente incrível. Você verá o quanto o mundo da física é amplo e surpreendente ao mesmo tempo.

O que é eletromagnetismo?

Vamos começar com o eletromagnetismo. Mas o que é isso?

Bem, nós sabemos o que é magnetismo, certo? Alguns materiais são magnéticos - o que significa que exercem uma força magnética - enquanto outros não. Nesses materiais magnéticos - e chamamos aqueles que permanecem magnéticos mesmo além de um campo magnético externo, ímãs permanentes ou materiais ferromagnéticos - os elétrons não emparelhados, estão todos alinhados, o que significa que exercem uma força em uma direção específica.

Em materiais não magnéticos, isso não acontece - com os elétrons sendo todos emparelhados ou completamente aleatórios.

Esses materiais ferromagnéticos - como ferro ou níquel - são magnéticos aleatoriamente ou porque estão em contato com um campo magnético. E, embora sejam bem interessantes, por si só, não são úteis como eletroímãs - que podem ser ligados e desligados e que são muito mais poderosos.  E ímãs poderosos podem fazer muito.

Mas... e o eletromagnetismo?

Um eletroímã, enquanto isso, é um ímã alimentado por uma corrente elétrica.

A própria eletricidade tem uma força magnética. E embora isso esteja presente até mesmo em um simples fio de cobre - e, como dissemos, em todas as minúsculas medições de carga elétrica em todos os átomos e ligações químicas - os cientistas descobriram, a partir da física interativa, maneiras de tornar essa força muito mais potente.

Geralmente, os eletroímãs usam bobinas de fio, cada uma tem um fio enrolado em torno de si - geralmente ferro. Essa disposição, em particular, é chamada de solenóide. Quando há uma corrente elétrica fluindo através desse fio, o campo magnético produzido é centrado no núcleo magnético, o pedaço de metal no centro do solenóide. Esses eletroímãs são super fortes - e, assim que você desliga a eletricidade, o solenóide deixa de ser magnetizado.

Os primeiros eletroimãs foram construídos a partir de bobinas.

Então, sim: um eletroímã é realmente apenas um ímã muito forte. No entanto, essa combinação específica de eletricidade e magnetismo é incrivelmente útil. E uma de suas aplicações mais importantes é na indução eletromagnética - a produção da força eletromotriz (fem ou tensão induzida) através do movimento de um campo magnético.

Esses ímãs, então, produzem eletricidade. Você entende por que eles podem ser úteis agora? Confira nosso guia sobre magnetismo e eletromagnetismo!

Uma breve história da indução eletromagnética.

Para melhor explicar o processo e a importância da indução eletromagnética, vamos traçar sua história brevemente. Vamos voltar aos primeiros experimentos que a trouxeram à luz - na época da década de 1830.

Nesse ponto, já tínhamos o eletroímã em ferradura, graças à invenção de William Sturgeon - e já sabíamos que as correntes elétricas exerciam uma força magnética própria, devido às descobertas de Ampère e Oersted.

No entanto, foi um homem chamado Michael Faraday que descobriu os princípios da indução eletromagnética, quando realizou um pequeno experimento de física publicado em 1831.

Michael Faraday

Michael Faraday se tornou um dos cientistas mais influentes da história - com seu trabalho em magnetismo, mostrando como essa força pode afetar os raios de luz, por exemplo. No entanto, seu experimento mais influente foi o que descobriu a indução eletromagnética.

Faraday pegou um anel de ferro e, com dois pedaços diferentes de arame, enrolou bobinas nos lados opostos. Ao passar uma corrente elétrica através de um desses fios, ele esperava ver algum tipo de carga ou efeito elétrico no segundo fio.

Portanto, ele conectou esse segundo pedaço de fio a um galvanômetro, uma máquina que mede as cargas elétricas. E eis que, quando ligou e desligou a bateria no primeiro fio, o galvanômetro mostrou uma carga elétrica. Faraday sugeriu que isso se devia ao fluxo magnético que passava pelo centro do anel .

Para esclarecer isso, havia apenas uma corrente elétrica produzida quando o campo magnético mudou. Portanto, somente nos momentos em que ele ligou a bateria e quando a desligou, ele viu uma mudança no galvanômetro. Outras vezes, o galvanômetro não mostrava nada.

Por isso, em outra de suas experiências, ele colocou um ímã de barra dentro e fora de uma bobina de arame. Aqui, a mesma carga elétrica foi vista no galvanômetro com o movimento.

Lei de Faraday e Equações de Maxwell

Enquanto Faraday fez o trabalho prático, seus resultados não foram recebidos com muito entusiasmo - pois ele não apresentou suas descobertas em termos matemáticos. Era como se não houvesse, para isso, uma daquelas fórmulas física enem, sabe?

Todo evento possível em física também remete a uma fórmula matemática.

Foi James Clerk Maxwell quem, trinta anos depois, descreveu o que Faraday havia mostrado matematicamente. As equações de Maxwell se tornaram o nome dessas leis que descrevem o que acontece na indução eletromagnética.

Como funciona a indução eletromagnética?

Então, o que exatamente é essa coisa que Faraday descobriu? Simplificando, a importância dessa descoberta foi que mudanças nos campos magnéticos podem induzir correntes elétricas.

Como sabemos, as correntes elétricas têm um campo magnético. É disso que trata os solenóides. Mas, como Faraday fez, se você interagir com esse campo magnético com outro ímã, o potencial ou a voltagem da corrente elétrica será alterada.

Se você mover esse ímã para dentro e para fora de uma bobina, sentirá um pouco de resistência. Mas com essa resistência é produzido o fluxo atual. Acelere o movimento do ímã e a corrente induzida aumentará. Também basta fortalecer o campo magnético e o mesmo acontecerá.

Dessa forma, então, os ímãs podem ser usados ​​para transformar energia cinética em energia elétrica - pois, ao mover o ímã, a corrente flui. É exatamente assim que funcionam os geradores: eles geram eletricidade através do movimento de um ímã em um campo magnético.

Talvez você possa compreender agora porque essa foi uma descoberta incrivelmente importante. Tal teoria soa lógica até mesmo na física para iniciantes.

Como usamos a indução eletromagnética?

Para esclarecer ainda mais esse fenômeno, vamos dar uma olhada em uma das principais tecnologias que a aplicam. Eis o gerador elétrico, uma ferramenta realmente e incrivelmente comum. Desde centrais elétricas - nas quais os combustíveis são queimados, por exemplo, para alimentar o campo magnético - até carros e motores minúsculos em todos os tipos de equipamentos diferentes, sabemos que eles estão por toda parte.

Geradores elétricos

Os geradores elétricos trabalham produzindo um campo magnético no qual outras bobinas magnetizadas são movidas. Os carros, por exemplo, usam um gerador de corrente alternada - ou alternador - para garantir que a bateria permaneça carregada. Na corrente alternada, a corrente induzida se move em direções alternadas - daí o nome.

Imagine um campo magnético em um espaço fechado. No centro deste espaço está uma bobina rotativa de arame com uma corrente passando por ela. Como você pode imaginar, haverá interação e resistência entre a bobina de fio (com seu próprio campo magnético) e o campo magnético geral no gerador.

À medida que um lado da bobina rotativa se move para cima, uma corrente positiva é induzida. À medida que se move para trás, ocorre o contrário. Por consequência, você recebe uma corrente que muda constantemente.

A geração de energia é um bom exemplo do eletromagnetismo.

Em um gerador de corrente contínua, por outro lado, existe um mecanismo que significa que os movimentos no campo magnético são invertidos - portanto, não há alternância.

Por que usar a corrente alternada?

A corrente alternada é muito mais comum em engenhocas elétricas maciças. Isso ocorre porque é muito mais fácil transportar cargas por ela do que pela corrente contínua: você pode aumentar a tensão enquanto possui uma pequena corrente.

Mas, dada essa alta tensão, você precisa de transformadores para que essa corrente seja utilizável. E você pode aprender tudo sobre transformadores em nosso artigo específico do tema.

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Marcia

Jornalista. Professora. Tradutora. Bailarina. Mãe. Mulher. Dedicada às minhas lutas diárias. Em constante transformação. Quando não há mais nada a dizer, escrevo!!!