Eletromagnetismo é o ramo da física que estuda os fenômenos da eletricidade e do magnetismo, unificadamente, com base no conceito de campo eletromagnético. Ele descreve a relação entre os dois campos separados, bem como os combina.
O eletromagnetismo se baseia nos princípios de cargas elétricas, que em movimento geram campo magnético; e na variação de fluxo magnético, que produz campo elétrico.
O campo magnético é resultado da corrente elétrica, ele surge a partir do movimento de cargas elétricas. Ele pode ainda resultar de uma força eletromagnética quando esta se associar a imãs.
A variação do fluxo magnético deriva em um campo elétrico. Esse fenômeno é chamado de indução eletromagnética. De forma semelhante, a variação do campo elétrico provoca um campo magnético. Devido à relação de dependência recíproca entre o campo elétrico e o campo magnético, fala-se em uma única entidade chamada campo eletromagnético.
História do eletromagnetismo
Os estudos sobre eletromagnetismo se desenvolveram no início do século XIX com a experiência do físico dinamarquês Hans Christian Oersted.
Em 1820, ele observou que colocar um bússola sob um fio onde passava uma corrente elétrica, havia um desvio na agulha dessa bússola.
A partir de sua experiência empírica, Oersted estabeleceu entre os fenômenos magnéticos e elétricos, dando origem ao eletromagnetismo.
Outros estudiosos deram sua contribuição para esse campo de estudo, entre eles André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday e Nikola Tesla.
O físico e matemático André-Marie Ampère construiu o primeiro eletroímã, aparelho essencial para a invenção de aperfeiçoamento de vários aparelhos, como o telefone, o microfone e o alto-falante.
A descoberta da indução eletromagnética feita por Michael Faraday foi fundamental para o surgimento dos motores mecânicos de eletricidade e os transformadores.
A partir da experiência de Oersted e da contribuição dos trabalhos de outros estudiosos da física, James Clerk Maxwell unificou, em 1861, através de equações que descreviam os fenômenos como um só: o fenômeno eletromagnético.
A unificação dos dois campos foi uma das grandes descobertas da física no século XIX. As equações de Maxwell demonstraram que os campos elétricos e magnéticos faziam parte de um só campo eletromagnético, bem como descreveram a natureza ondulatória da luz, mostrando-a como uma onda eletromagnética.
Apesar de não terem sido desenvolvidas por Maxwell, foi ele quem percebeu a relação entre as equações por isso foram chamadas de equações de Maxwell.
As equações são as seguintes:
Lei de Gaus
Lei Gaus para o magnetismo
Lei de Ampere
Lei de Faraday
A partir dessas descobertas foi possível a realização de diversas experiências e invenções como a lâmpada elétrica, inventada por Thomas Edison ou o gerador de corrente alternada, inventado por Nikola Tesla.
Além disso, o sucesso das teorias de Maxwell e a busca de uma interpretação coerente das suas implicações, possibilitaram que Albert Einstein criasse a sua Teoria da Relatividade.
Força eletromagnética
É a força que um campo eletromagnético exerce sobre cargas elétricas. Trata-se de um tipo de interação que envolve os prótons e os elétrons. Uma vez que as interações são regidas por átomo formados por prótons e elétrons, a força eletromagnética diz respeito a quase todos os fenômenos físicos, com exceção da gravidade.
Essa interação atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino. Desse modo, os fenômenos químicos e biológicos podem ser considerados como consequência do eletromagnetismo.
A partícula mediadora da força eletromagnética é o fóton, ou seja, partículas minúsculas que constituem a luz. Assim, qualquer corpo com carga elétrica emite e absorve fótons, que são responsáveis pela transmissão da força eletromagnética. Isso significa que a força eletromagnética é transmitida na velocidade da luz.
Ondas eletromagnéticas
O conceito de ondas eletromagnéticas foi apresentado por Maxwell em 1864 e, posteriormente, foi confirmado pelos experimentos de Heinrich Hertz. O conceito é utilizado para demonstrar a natureza eletromagnética da luz.
As ondas eletromagnéticas produzidas são por um campo elétrico e um campo magnético que se move pelo espaço. Elas compõem a radiação eletromagnética, viajam à velocidade da luz e não precisam de um meio para atravessar.
A medida em que uma carga elétrica se move no espaço, um campo elétrico e outro magnético são associados a ela. Então, uma onda eletromagnética surge da partícula e, se não houver a intervenção de qualquer fator de perturbação, ela se move a uma velocidade de 299.793km/s, em forma de radiação luminosa.
A energia conduzida por essa onda é adequada à intensidade dos campos elétrico e magnético da partícula emissora, fixando assim as diferentes frequências do espectro eletromagnético.
Aplicações do eletromagnetismo no cotidiano
Os estudos do eletromagnetismo possuem aplicações práticas que podem ser observadas no dia a dia. Observe alguns exemplos:
Aparelho de micro-ondas: o aquecimento dos alimentos se dá por meio de uma radiação eletromagnética de 2.450 MHz que aquece o alimento de dentro para fora.
Aquecedor Solar: quando as placas metálicas do aquecedor absorvem radiação solar, ocorre a radiação eletromagnética, na qual a energia solar se transforma em energia térmica.
Aparelho celular: o funcionamento do aparelho celular ocorre pelo envio e recepção de sinais de rádio. Os celulares captam e geram campos eletromagnéticos, através de ondas de rádio, o que possibilita a comunicação à longa distância.
Internet Wi-Fi: a tecnologia Wi-Fi efetuam a transmissão de dados através de radiofrequência, sem a necessidade do uso de cabos.
Outros aparelhos que usam eletromagnetismo:
- Aparelho de Raio X
- Tablet
- Forno Elétrico
- Aparelho auditivo
- Aparelho de ultrassom
- Antenas de TV
- Computador
- Controle remoto
- Videogames
- Geladeira