Estudo da relação entre os fenômenos da eletricidade e do magnetismo
Eletromagnetismo é a área da física que estuda os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo de forma unificada. Ele utiliza como base o conceito de campo eletromagnético, descrevendo a relação entre os dois campos em separados, bem como combinando-os.
O eletromagnetismo se baseia nos princípios de cargas elétricas e variação de fluxo magnético. As cargas elétricas em movimento geram campo magnético e a variação do fluxo magnético produz campo elétrico.
O campo magnético surge a partir do movimento de carga elétrica, pois ele é resultado da corrente elétrica. Além disso, ele pode resultar de uma força eletromagnética quando ela se associar a ímãs.
A variação do fluxo magnético resulta de um campo elétrico através da indução eletromagnética. De forma similar, a variação do campo elétrico causa um campo magnético. Uma vez que há uma relação de dependência mútua entre os campos, fala-se em campo eletromagnético.
História do eletromagnetismo
Os estudos do eletromagnetismo tiveram início a partir da experiência do físico Hans Christian Oersted, no século XIX. Por volta de 1820, Oersted desenvolveu uma experiência empírica que permitiu estabelecer uma relação entre os fenômenos magnéticos e elétricos, dando origem ao eletromagnetismo.
Outros físicos também contribuíram para o desenvolvimento dos estudo do eletromagnetismo, entre eles André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday e Nikola Tesla.
A invenção do primeiro eletroímã feita pelo físico e matemático André-Marie foi fundamental para a criação e aperfeiçoamento de aparelhos, como o telefone, o microfone e o alto-falante. O físico Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética, descoberta que foi essencial para invenção de motores mecânicos de eletricidade e transformadores.
Com as descobertas da área, o físico James Clerk Maxwell unificou os campos elétrico e magnético, em 1861, através de equações que descreviam os fenômenos como um só: o fenômeno eletromagnético. Essa unificação foi uma das grandes descobertas da área da física do século XIX.
As chamadas equações de Maxwell não foram desenvolvidas por ele, mas recebem esse nome, pois foi James Clerk Maxwell quem descobriu a relação entre elas. Através da unificação foi possível demonstrar que os campos elétricos e magnéticos faziam parte de um só campo eletromagnético. As equações também descreveram a natureza ondulatória da luz como uma onda eletromagnética.
O desenvolvimento desses estudos foi importante para realização de invenções como a lâmpada elétrica, inventada por Thomas Edison ou o gerador de corrente alternada, criado por Nikola Tesla. O sucesso das teorias de Maxwell contribuíram também para a criação da Teoria da Relatividade de Albert Einstein.
As equações de Maxwell são as seguintes:
Lei Gaus
Fórmula da lei de Gaus.
Lei de Gaus para o magnetismo
Fórmula da lei de Gaus para o magnetismo.
Lei de Ámpere
Fórmula da lei de Ámpere.
Lei de Faraday
Fórmula da lei de Faraday.
Força eletromagnética
Trata-se da força exercida sobre as cargas elétricas por um campo magnético. É uma forma de interação que abrange os prótons e os elétrons.
Por serem regidas por átomos compostos por prótons e elétrons, a força eletromagnética pode ser aplicada a quase todos os fenômenos físicos.
A força eletromagnética atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino, por isso ela não pode ser aplicada ao fenômeno da gravidade. Mas no que diz respeito aos fenômenos químicos e biológicos, eles podem ser considerados como consequência do eletromagnetismo.
O microondas é um gerador de campos elétricos oscilantes no tempo. (Foto: Pixabay)
As partículas minúsculas que compõem a luz, chamadas fótons, são as partículas mediadoras da força eletromagnética. Desse modo, qualquer corpo com carga elétrica emite e absorve as partículas responsáveis pela transmissão da força eletromagnética.
Ondas eletromagnéticas
Apresentado por Maxwell em 1864 e confirmado pelos experimentos de Heinrich Hertz, o conceito de ondas eletromagnéticas é usado para demonstrar a natureza eletromagnética da luz.
As ondas eletromagnéticas não necessitam de um meio para atravessar. Produzidas por um campo elétrico e um campo magnético que se move pelo espaço, elas as compõem a radiação eletromagnética e viajam à velocidade da luz.
Quando uma carga elétrica se movimenta no espaço é associada a um campo elétrico e outro eletromagnético. Isso faz com que uma onda eletromagnética surja da partícula. Se não houver perturbação, essa onda se move a uma velocidade de 299.793km/s, em forma de radiação luminosa.
Essa onda eletromagnética conduz uma energia correspondente à intensidade dos campos elétrico e magnético da partícula emissora, fixando, desse modo, diferentes frequências do espectro eletromagnético.