Análise Alternativa de Interações Magnéticas
Belmiro Wolski
© 2010
Estima-se que há alguns séculos a.C. o homem vivenciou pela primeira vez experiências com uma rocha que apresentava a estranha propriedade de atrair pedaços de ferro. Este tipo de rocha recebeu o nome de magnetita em homenagem ao lugar aonde foi encontrada, Magnésia, na Ásia Menor. A magnetita é na verdade uma composição de tetróxido de triferro (Fe3O4), um mineral abundante na natureza.
Mais tarde percebeu-se que a referida rocha, suspensa por um fio, ou flutuando sobre uma bóia sempre se alinhava na mesma direção. A direção norte-sul da Terra aproximadamente. Por uma questão de lógica e praticidade denominou-se de norte a extremidade da magnetita que apontava para o norte da Terra e de sul a outra extremidade. Nasceu assim a convenção que deu origem à notação de pólos norte e sul de um imã.
Outra propriedade observada na magnetita é que os pólos de mesmo nome se repeliam e os de nome contrários se atraíam. De lá para cá, todo o tratamento das interações magnéticas, inclusive as derivadas de correntes elétricas que seriam descobertas mais tarde, é feita com base no princípio de atração e repulsão entre pólos magnéticos. Ou seja, um pólo magnético exerce uma força sobre um segundo pólo magnético, podendo a força ser atrativa ou repulsiva, dependendo dos pólos em ação.
A criação do conceito de campo, que teve origem nos tempos de Benjamim Franklin, mudou de certa forma o enfoque dado ao tratamento de forças. Campo, seja ele magnético elétrico ou outro qualquer, é uma função matemática do espaço e do tempo que define a intensidade e o sentido da grandeza em cada ponto do espaço e em cada tempo.
A representação de um campo magnético é feita através do conceito de linha de força. Uma linha de força é uma possível trajetória para uma hipotética partícula norte, por convenção, sem massa e livre para se movimentar no campo. Pelas ações de atração e repulsão conhecidas, essa partícula poderá descrever as seguintes trajetórias abaixo (e infinitas outras mais), em um imã.
É por essa razão que se diz erroneamente que as linhas de força em um imã saem do norte e vão para o sul. Na verdade, elas tem esse sentido para indicar as trajetórias que as hipotéticas partículas norte descreveriam no campo. (Dizemos hipotéticas porque na realidade, não existem partículas norte ou sul separadas ou, os pólos de um ímã não podem ser separados). O conjunto de todas as linhas de força mapeia o campo magnético no espaço.
A intensidade de um campo em um ponto do espaço é geralmente definida por relações de força de forma experimental. Isto permite, a posteriori, que forças sejam obtidas em pólos magnéticos no interior de campos.
Na figura C acima, ao invés de dizermos que o pólo sul do imã 1 repele o pólo sul do imã 2, dizemos que o pólo sul do imã 2 sofre a ação de uma força quando imerso no campo do imã 1. Ou poderia ser o contrário. Ou seja, o imã 2 gerando um campo magnético e dentro dele o pólo sul do imã 1 sofrendo uma força. É uma questão de referência e opção.
Em se tratando de corrente elétrica em um condutor no interior de um campo magnético, uma equação obtida através de resultados de observações experimentais, nos mostra que a força é dada por F = BIL onde F é a força atuando sobre o condutor, B é a indução magnética ou campo magnético B, I é a intensidade de corrente no condutor e L o comprimento efetivo do condutor transversal ao campo magnético.
A proposta deste trabalho é mostrar que as forças podem ser tratadas como oriundas do próprio gerador do campo. Ou seja, um imã, por exemplo, está permanentemente sujeito as forças de seu próprio campo magnético. Entretanto, devido à simetria do campo, a resultante das forças é nula. Qualquer distorção provocada neste campo, como por exemplo, a aproximação de outro imã, proporcionará a quebra na simetria deste campo, originando uma força resultante não nula.
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Belmiro Wolski é professor do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR.