o eletromagnetismo É um ramo da física que aborda os campos tanto da eletricidade quanto do magnetismo a partir de uma teoria unificadora, para formular uma das quatro forças fundamentais do universo conhecidas até agora: o eletromagnetismo. As outras forças fundamentais (ou interações fundamentais) são a gravidade e as interações nucleares fortes e fracas.
O eletromagnetismo é uma teoria de campo, ou seja, baseada em grandezas físicas vetor o tensoriales, que dependem da posição no espaço e no tempo. Baseia-se em quatro equações diferenciais vetoriais (formuladas por Michael Faraday e desenvolvidas pela primeira vez por James Clerk Maxwell, pelas quais foram batizadas como equações de Maxwell) que permitem o estudo conjunto de campos elétricos e magnéticos, bem como de corrente elétrica, polarização elétrica e polarização magnética.
Por outro lado, o eletromagnetismo é uma teoria macroscópica. Isso significa que ela estuda grandes fenômenos eletromagnéticos, aplicáveis a grandes números de partículas e distâncias consideráveis, pois nos níveis atômico e molecular dá lugar a outra disciplina, conhecida como mecânica quântica.
Ainda assim, após a revolução quântica do século XX, iniciou-se a busca por uma teoria quântica da interação eletromagnética, dando origem à eletrodinâmica quântica.
- Materiais Magnéticos
Áreas de aplicação do eletromagnetismo
Este campo da física tem sido fundamental no desenvolvimento de inúmeras disciplinas e tecnologias, nomeadamente a engenharia e a eletrónica, bem como o armazenamento de eletricidade e mesmo a sua utilização nas áreas da saúde, aeronáutica ou construção urbana.
A chamada Segunda Revolução Industrial ou Revolução Tecnológica não teria sido possível sem a conquista da eletricidade e do eletromagnetismo.
Exemplos de aplicações do eletromagnetismo
- Timbres. O mecanismo desses aparelhos do cotidiano envolve a circulação de uma carga elétrica por meio de um eletroímã, cujo campo magnético atrai um minúsculo martelo metálico em direção a uma campainha, interrompendo o circuito e permitindo que ele reinicie, pelo que o martelo bate repetidamente e produz o som que atrai nossa atenção.
- Trens de suspensão magnética. Em vez de rolar sobre trilhos como trens convencionais, este modelo de trem de alta tecnologia é mantido em levitação magnética por poderosos eletroímãs montados em sua parte inferior. Assim, a repulsão elétrica entre os ímãs e o metal da plataforma sobre a qual o trem circula mantém o peso do veículo no ar.
- transformadores elétricos. Um transformador, aqueles dispositivos cilíndricos que em alguns países vemos em postes de rede elétrica, são usados para controlar (aumentar ou diminuir) a tensão de uma corrente alternada. Eles conseguem isso por meio de bobinas dispostas em torno de um núcleo de ferro, cujos campos eletromagnéticos permitem que a intensidade da corrente de saída seja modulada.
- Motores elétricos. Motores elétricos são máquinas elétricas que, ao girarem em torno de um eixo, transformam energia elétrica em energia mecânica. Essa energia é o que gera o deslocamento do móvel. Seu funcionamento é baseado nas forças eletromagnéticas de atração e repulsão entre um imã e uma bobina por onde circula uma corrente elétrica.
- Dínamos. Esses dispositivos são usados para aproveitar a rotação das rodas de um veículo, como um carro, para girar um ímã e produzir um campo magnético que alimenta as bobinas em corrente alternada.
- Teléfono. A mágica por trás desse aparelho tão cotidiano não é outra senão a capacidade de converter ondas sonoras (como a voz) em modulações de um campo eletromagnético que podem ser transmitidas, inicialmente por um cabo, a um receptor na outra ponta capaz de transmitir o processo e recuperar as ondas sonoras contidas eletromagneticamente.
- Fornos de microondas. Esses aparelhos elétricos funcionam a partir da geração e concentração de ondas eletromagnéticas nos alimentos. Essas ondas são semelhantes às usadas para comunicação de rádio, mas em alta frequência que faz com que os diplodos (partículas magnéticas) nos alimentos girem em velocidades muito altas, pois tentam se alinhar com o campo magnético resultante. Esse movimento é o que gera o calor.
- Ressonância Magnética (MRI). Esta aplicação médica do eletromagnetismo tem sido um avanço sem precedentes na área da saúde, pois permite o exame não invasivo do interior do corpo dos seres vivos, a partir da manipulação eletromagnética dos átomos de hidrogênio nele contidos, para gerar um campo interpretável por computadores especializados .
- microfones. Esses dispositivos, tão comuns hoje em dia, funcionam graças a um diafragma atraído por um eletroímã, cuja sensibilidade às ondas sonoras permite traduzi-las em um sinal elétrico. Este, posteriormente, pode ser transmitido e decifrado à distância, ou mesmo ser armazenado e reproduzido posteriormente.
- espectrômetros de massa. É um aparelho que permite uma análise muito precisa da composição de determinados compostos químicos, desde a separação magnética dos átomos que os compõem, passando pela sua ionização e leitura por um computador especializado.
- Osciloscopios. Instrumentos eletrônicos cuja função é representar graficamente os sinais elétricos que variam no tempo, provenientes de uma determinada fonte. Para isso, utilizam um eixo de coordenadas na tela cujas linhas são o produto da medição das tensões provenientes do sinal elétrico determinado. Eles são usados na medicina para medir as funções do coração, cérebro ou outros órgãos.
- cartões magnéticos. Essa tecnologia permite a existência de cartões de crédito ou débito, que possuem uma fita magnética polarizada de determinada forma, para criptografar informações com base na orientação de suas partículas ferromagnéticas. Ao introduzir informações neles, os dispositivos designados polarizam as referidas partículas de uma maneira específica, de modo que a referida ordem possa então ser “lida” para recuperar a informação.
- Armazenamento digital em fitas magnéticas. Chave no mundo da informática e da informática, permite que grandes quantidades de informação sejam armazenadas em discos magnéticos cujas partículas são polarizadas de forma específica e decifráveis por um sistema computadorizado. Esses discos podem ser removíveis, como os flash drives ou os já extintos disquetes, ou podem ser permanentes e mais complexos, como os discos rígidos.
- Tambores magnéticos. Este modelo de armazenamento de dados, popular nas décadas de 1950 e 1960, foi uma das primeiras formas de armazenamento de dados magnéticos. Trata-se de um cilindro metálico oco que gira em alta velocidade, envolto por um material magnético (óxido de ferro) no qual as informações são impressas por meio de um sistema de polarização codificada. Diferentemente dos discos, ele não possuía cabeçote leitor e isso lhe permitia uma certa agilidade na recuperação das informações.
- Luzes de bicicleta. As luzes embutidas na frente das bicicletas, que acendem quando em movimento, funcionam graças à rotação da roda na qual está preso um ímã, cuja rotação produz um campo magnético e, portanto, uma modesta fonte de eletricidade alternada. A referida carga elétrica é então conduzida para a lâmpada e traduzida em luz.