Campo Magnético: o que é, fórmula, intensidade e resumo

Campo magnético é um efeito que ocorre ao redor de um imã ou carga magnética. Ele é detectado pela força que exerce em cargas elétricas em movimento, ou em materiais magnéticos.

Ele se trata de um campo vetorial, ou seja, em qualquer lugar do espaço possui direção, sentido e módulo. Um ímã vai criar um campo magnético, assim como uma carga elétrica cria um campo elétrico.

Em um ímã, polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem.

Linhas de campo de um imã regular

Para visualizarmos o campo magnético, desenhamos linhas de campo. Essas linhas sempre vão sair do pólo norte e entrar no pólo sul, como mostrado na figura.

Como é um campo vetorial, cada ponto vai ter um módulo, uma direção e um sentido, e podemos unir esses vetores formando as linhas de campo. Se colocarmos limalhas de ferro em um campo magnético, elas vão se posicionar de forma igual às linhas de campo.

Linhas de campo magnético da Terra

A terra pode ser considerada um imã gigante. Isso ocorre pelas altas correntes geradas no centro da terra, que possui ferro e níquel líquidos (materiais condutores) em uma temperatura muito elevada.

O campo magnético da terra protege nosso planeta contra as radiações solares, funcionando como um escudo.

O polo norte e sul magnético é contrário ao polo norte e sul geográfico que conhecemos. Se uma bússola aponta um dos pólos geográficos, quer dizer que a agulha está sendo atraída e só ocorre atração se os pólos forem opostos, portanto:

• No polo sul geográfico temos o polo norte magnético;
• No polo norte geográfico temos o polo sul magnético;  

Ilustração de um campo magnético ao redor de um condutor, através do qual passa uma corrente elétrica.

Intensidade do campo

A intensidade do campo magnético gerado por um fio é dado pela seguinte fórmula:

$$B = \frac{\mu _{0}.I}{2.\pi .r}$$

Onde:

• \(B\) é o módulo campo magnético;
• \(\mu_{0}\) é a permeabilidade magnética, e no vácuo tem o valor de \(4\pi.10^{-7}\);
• \(r\) é a distância do ponto até o fio;

Direção e sentido

Para saber a direção e o sentido do campo magnético, basta usar a regra da mão direita. Para isso, estenda a mão, e faça como se você fosse envolver o fio com seus dedos. Deixe seu dedão apontando no sentido da corrente, ou seja, do positivo para o negativo. 

Girando os demais dedos, e mantendo o dedão na mesma direção e sentido, é possível visualizar com os demais dedos a direção e o sentido do campo magnético.

Na imagem abaixo, a seta vermelha representa o sentido da corrente, e a seta azul, o sentido do campo magnético.

Uma espira é um fio enrolado de forma circular. Quando passa corrente por esse fio, cada ponto vai gerar um campo magnético concêntrico (tem o mesmo centro) ao fio como é mostrado na imagem.

Intensidade

A intensidade do campo magnético no centro da espira é dado pela seguinte fórmula:

$$B =\frac{\mu _{0}.I}{2.R}$$

sendo:

• \(B\) o módulo do campo magnético;
• \(\mu_{0}\) é a permeabilidade magnética, e no vácuo tem o valor de \(4\pi.10^{-7}\);
• \(R\) o raio da espira;

Direção e sentido

Nesse caso também utilizamos a regra da mão direita como mostrado no caso do fio para descobrir a direção e o sentido do campo magnético.

Uma bobina é um conjunto de espiras enroladas.

Intensidade

Para calcular a intensidade do campo magnético no interior da bobina, usamos a seguinte fórmula:

$$B = \frac{n.\mu _{0}.I}{2.R}$$

sendo:

• \(B\) o módulo do campo magnético;
• \(\mu_{0}\) é a permeabilidade magnética, e no vácuo tem o valor de \(4\pi.10^{-7}\);
• \(n\) é o número de espiras;
• \(R\) é o raio da espira que forma a bobina;

Direção e sentido

A direção e o sentido também é dado pela regra da mão direita.

Um solenóide é uma bobina muito longa, e por isso o campo magnético em seu interior é uniforme, já que as linhas de campo são paralelas. 

Intensidade

Para o cálculo da intensidade no interior do solenóide, utilizamos a seguinte fórmula:

$$B = \frac{n.\mu _{0}.I}{L}$$

onde:

• \(B\) o módulo do campo magnético;
• \(\mu_{0}\) é a permeabilidade magnética, e no vácuo tem o valor de \(4\pi.10^{-7}\);
• \(n\) é o número de espiras;
• \(L\) é o comprimento do solenoide;

Direção e sentido

A direção e o sentido das linhas de campo paralelas no interior do solenoide pode ser visto utilizando a regra da mão direita. 

Sabemos que uma corrente passando por um fio gera um campo magnético.

Mas também um campo magnético variável com o tempo, próximo a um fio (circuito fechado) também vai gerar (induzir) uma corrente.

Esse fenômeno foi descoberto por Michael Faraday (1791-1867) e é chamado de indução de Faraday e é o princípio de funcionamento de geradores de energia elétrica.

$$B = \frac{\mu _{0}.I}{2.\pi .r}$$

$$B = \frac{\mu _{0}.I}{2.R}$$

$$B = \frac{n.\mu _{0}.I}{2.R}$$

$$B = \frac{n.\mu _{0}.I}{L}$$