Força Magnética, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Força MagnéticaForça Magnética

Hueber Alves Franciscati Hueber Alves Franciscati

Um Pouco da HistóriaUm Pouco da História

Magnetismo é uma parte da Física que fascina a todas pessoas. Qual a criança que não fica maravilhada brincando com imãs que se atraem ou se repelem dependendo de suas posições relativas por meio de forças misteriosas que podem atravessam materiais? Einstein mesmo relata ter ficado maravilhado quando criança brincando com imãs, limalhas de ferro e bússolas. Relatos da Grécia antiga falavam sobre propriedades “maravilhosas” de uma pedra que tinha “alma” de origem divina. Esta pedra, encontrada por um pastor chamado Magnes, originou o nome, Magnetita (FeO.Fe2O3).

A área de magnetismo pode ser resumida como a combinação de três pilares:

1. A origem do magnetismo, ou seja da existência dos momentos magnéticos.
2. O entendimento das interações entre os momentos.
3. A Mecânica estatística, necessária para descrever as propriedades macroscópicas observáveis.

Substâncias MagnéticasSubstâncias Magnéticas

Depósitos de minério ferro magnético foram descobertos pelos gregos, numa região da Turquia, há muitos séculos. A região era então conhecida como Magnésia e, assim, o minério foi chamado magnetita. Outros depósitos de magnetita são encontrados em outras regiões do mundo, e os pedaços de magnetita são conhecidos como ímãs naturais. Um desses pedaços, pendurado em um fio, se alinha com o campo magnético da Terra. Por volta do século XII, os homens começaram a usar esses ímãs naturais a que davam o nome de pedra-ímã, como as primeiras bússolas magnéticas.

Alguns materiais, notadamente o ferro e o aço, são fortemente atraídos pelos ímãs; o cobalto e o níquel são atraídos em grau menor. Diz-se que essas substâncias têm propriedades ferromagnéticas. Ligas especiais, como o permalloy e o alnico, têm extraordinárias propriedades ferromagnéticas. Os físicos têm demonstrado muito interesse pela estrutura dos materiais dotados da propriedade do ferromagnetismo. Atualmente, são fabricados ímãs artificiais muito fortes e versáteis, com substâncias ferromagnéticas. Os ímãs de alnico (Al, Ni e Co) atuais suportam um peso de mais de 1 000 vezes o dos próprios ímãs. As substâncias ferromagnéticas são comumente chamadas “substâncias magnéticas”.

A Força entre pólos magnéticosA Força entre pólos magnéticos

O fato de que as limalhas de ferro se prendem principalmente nas extremidades de um ímã de barra indica que a força magnética atua sobre as limalhas basicamente nessas regiões ou pólos; isso não significa que a região intermediária do ímã seja desmagnetizada O pólo que aponta para o Norte, quando o ímã está livre para girar sobre um eixo vertical, é comumente chamado pólo norte ou simplesmente pólo N. O pólo oposto, que aponta para o Sul, é chamado pólo sul ou pólo S.

Vamos supor que um ímã de barra seja pendurado conforme mostramos abaixo

No antigo sistema CGS, um pólo unitário pode ser considerado como aquele que repele um pólo exatamente semelhante, colocado a 1 centímetro de distância, com uma força de um dina. (1 dina = 10-5 newtons.) O primeiro estudo quantitativo da força entre dois ímãs geralmente é creditado a Coulomb, que descobriu que essa força é governada pela mesma relação do inverso do quadrado aplicável à força gravitacional e à força eletrostática. A lei de Coulomb para o magnetismo diz que a força entre dois pólos magnéticos é diretamente proporcional ao produto das intensidades magnéticas dos pólos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. A força é de repulsão ou de atração, se os pólos magnéticos forem iguais (mesmo nome) ou diferentes (nomes diferentes).

Pode-se obter aproximadamente o comportamento de um pólo N independente num campo magnético usando uma agulha de costura, magnetizada, conforme sugerimos na ilustração acima. A agulha atravessa um pedaço de cortiça suficientemente grande para fazê-la flutuar, com o pólo N abaixo da superfície da água. O pólo S está afastado o bastante para ter uma influência insignificante sobre o movimento da agulha. Um ímã em forma de barra, colocado sob o recipiente de vidro de modo que seu pólo N esteja próximo da agulha, faz com que o ímã flutuante se mova aproximadamente ao longo do trajeto que seria seguido por um pólo N isolado.

O trajeto de um pólo N independente num campo magnético é chamado linha de força ou de fluxo.. Linha de fluxo é uma linha traçada de tal maneira que uma tangente a ela em qualquer ponto indica a direção do campo magnético. Supõe-se que as linhas de fluxo 'saiam' de um ímã no pólo N e 'entrem' no pólo S , sendo todas as linhas um trajeto fechado, passando do pólo S para o pólo N dentro do ímã. Ilustramos abaixo essas duas idéias. As linhas de fluxo de um campo magnético são coletivamente chamadas fluxo magnético, para o qual se usa o símbolo F , a letra grega Phi. A unidade de fluxo magnético (ou fluxo de indução magnética) no Sistema Internacional de Unidades (SIU) é o weber (wb).

ConclusãoConclusão

Conclui que este assunto e importantíssimo para

o futuro da engenharia elétrica e suas aplicações..