Podemos fazer muitas coisas com a corrente elétrica, e suas aplicações práticas são quase que infinitas. A criatividade do homem tem, ao longo dos últimos séculos, descobertos e inventado um monte de jeitos e maneiras de se usar a corrente para finalidade as mais variadas. Podemos guardar a corrente na forma de carga elétrica, com uso de capacitores, podemos obter dela calor ou luz através de resistores especialmente dimensionados, etc. E que tal se pudéssemos, simplesmente, enviá-la de um lugar a outro, transferí-la ou induzí-la em outro local, que não aquele na qual ela foi produzida ou inicialmente introduzida. Efeitos magnéticos da corrente tem uma importância na eletricidade e eletrônica que obrigatoriamente, deve ser assunto visto, uma vez que uma série enorme de componentes absolutamente essenciais ao circuito e aplicações, tem seus princípios de funcionamento totalmente baseados nos efeitos magnéticos da corrente.
Esse assunto constitui bases
muito importante e portanto, devem ser lidos, entendidos e praticados com o
máximo de convicção e interesse, devendo ser intuídos e guardados para sempre,
já que no futuro, em abordagens mais complexas, tais como conceitos básicos
serão obrigatoriamente usados como alicerces de outros assuntos. Quem por
acaso, apenas agora está chegando ao curso, deve obrigatoriamente ler os
artigos e postagens anteriores.
Há muitos e muitos anos,
pioneiros dos estudos da eletricidade descobriram que quando a corrente
elétrica percorre um condutor qualquer, estabelece-se, em torno desse condutor
um campo
magnético. Convencionou-se representar ou simbolizar tal campo
magnético através de linhas de força, cuja direção
depende do sentido da corrente no dito condutor, e cuja intensidade é proporcional
à da corrente.
Toda corrente, percorrendo
qualquer condutor, gera, em torno deste, o tal campo magnético, cujo valor ou
intensidade é apenas e tão somente determinado pela intensidade da corrente.
Assim, independente do tamanho, forma, etc. do condutor, se a corrente for
fraca, teremos um campo magnético fraco, se a corrente for intensa, teremos
campo magnético também forte. Assim, se estabelecermos o mais simples caminho
prático para a corrente elétrica, ou seja, um elo de fio interligando os polos
de um conjunto de pilhas, teremos, ao longo de todo o fio, a manifestação do
campo magnético, na forma de linhas de força circular e concêntricas (até em
torno das próprias pilhas, também teremos o campo, já que elas fazem parte do
circuito ou do caminho percorrido pela corrente, ao mesmo tempo em que a está
gerando.
É também importante ficar
claro que, uma vez estabelecida a corrente no condutor, o tal campo magnético
não surge instantaneamente, mas leva algum tempo para se formar completamente e
atingir sua máxima intensidade. Desde o momento em que a corrente é aplicada ao
condutor, até o instante em que o campo magnético se estabiliza na sua máxima
intensidade, decorre, portanto, um tempo finito e mensurável. No diagrama,
aplicada a corrente “I” ao condutor/fio, supondo que “T” é uma unidade
arbitrária de tempo, decorrido “T” teremos uma linha de força, decorrido tempo
equivalente a “2T” teremos duas linhas de força, e, decorrido tempo “3T”
teremos o campo em sua arbitrária intensidade máxima e estável de três linhas
de força. É lógico que estamos lidando e explicando as coisas com analogias e
símbolos extremamente simplista, mas em essência, as coisas acontecem assim.
Um truque simples para
intensificar o campo magnético eletricamente gerado. Nos exemplos referimo-nos
ao condutor na forma de um fio reto e relativamente curto. O campo magnético
gerado nessas circunstâncias é fraco, já que suas linhas de força estão
distribuídas, por assim dizer, ao longo de todo o comprimento do condutor,
mesmo se considerarmos uma corrente intensa no dito condutor. Muito pouca coisa
prática podemos obter, ou fazer, com essa intensidade . Entretanto se
enrolarmos um condutor mais longo podemos obter uma substancial concentração
das linhas de força, conseguindo com isso um campo magnético muito mais
intenso.
As linhas de força se
concentram no interior da bobina, vamos fazer uma analogia simples, para
entender por quê isso ocorre: se tivermos um fio condutor, com 1 metro de
comprimento, esticadinho, percorrido por determinada corrente podemos atribuir
um valor arbitrário ao campo magnético gerado. Vamos dizer que esse valor seja “100”.
Parece lógico admitir que então, cada centímetro do fio gera um pedaço do campo
magnético total, com valor de “I”. Outro cálculo simples nos dirá que em 10cm
desse fio, teremos um campo magnético com intensidade 10. Se, contudo,
enrolarmos o fio todo em forma de bobina, de modo que o conjunto assuma um
comprimento total de apenas 10cm, teremos, mecanicamente 1 metro condensado em
10 centímetro. Acontece que, nesses 10cm teremos todos os 100cm do metro e,
consequentemente, todas as 100 unidades do campo magnético original. Vamos prosseguir
nesse raciocínio: agora temos em 10cm 100 unidades de campo magnético, ou seja,
a cada centímetro da dita bobina, teremos 10 unidades de campo magnético.
Enrolando o fio condutor,
podemos apertar as linhas de força, obtendo mais campo por centímetro. Esse,
entretanto, é um truque que tem seus próprios limites, quais sejam a espessura
do fio, o diâmetro que determinarmos para a bobina, etc. Se no interior da
bobina colocarmos um núcleo de material ferroso, esse material proporciona uma
concentração ainda maior das linhas de força, com o que podemos obter um campo
menor em tamanho, porém muito mais forte, em intensidade localizada. A
qualidade das linhas de força continua a mesma, porém elas ficam tão
apertadinhas, que o caminho magnético medido num ponto bem próximo à bobina é
intensíssimo.
O que ocorre é que as linhas
de força, ainda um tanto dispersas numa bobina simples, com o núcleo, tendem a
formar um campo fechado, com as tais linhas sendo emitidas por uma das pontas
do núcleo e recolhidas pela outra extremidade, fazendo com que, em ponto bem
próximo da dita bobina, a quantidade de linhas por centímetro seja bastante
incrementada.
Em tempos relativamente
recentes, descobriu-se que poderiam ser feitos, industrialmente, núcleos para
condensação das linhas de força, tão bons do que os de material ferroso
natural, a partir de um composto à base de cerâmica e partículas de ferro ao
qual se deu o nome de ferrite. Dentro do seu rádio, televisor,
vídeo-cassete, etc., tem uma pá de bobinas enroladas sobre núcleos de ferrite.
Na natureza, contudo, existem os chamados imãs naturais, minérios ferrosos que
já tem a propriedade do magnetismo. Existem causas físicas,
geológicas e astronômicas para a ocorrência de tais matérias. Foi com esse
materiais, encontrados na natureza, já com seu magnetismo natural, que os
antigos inventaram a bússula, sem a qual eles não
saberiam pra que lado é a frente.
Um pedaço de material
naturalmente dotado de magnetismo sempre tende a apontar uma das suas
extremidades para determinada direção. Isso ocorre porque nosso planeta Terra
age também como um enorme imã natural, devido a concentração de materiais
ferrosos nas camadas mais interiores e centrais. A Terra com seus Polos
Magnéticos Norte e Sul geográficos. Da mesma forma, um imã natural tem seu polo
magnético norte e sul. Ocorre que, se tivermos dois imãs alguns interessantes
fenômenos de atração e repulsão se manifestam:
As extremidades ou polos de
nome diferente (Norte com Sul ou vice-versa) se atraem;
As extremidades ou polos de
nome iguais (Norte com Norte ou Sul com Sul) se repelem.
Assim, se laminarmos um pedaço
de imã natural na forma de uma agulha, e pivotarmos tal agulha em torno de um
eixo central bem equilibrado, o polo sul magnético do imã/agulha procurará
sempre apontar para o polo norte magnético da Terra. É isso a tal de bússola. A
regra
da mão direita é se segurarmos uma bobina com a nossa mão direita, de
modo que os dedos apontem para o sentido convencional da corrente, do positivo
para o negativo, ao levantarmos o polegar, este indicará o polo magnético norte
da dita bobina, ou seja, o ferro corrente, tem seu polo norte na posição
indicada pelo polegar do segurador. Observar que para esse truque dar certo, os
dedos devem agarrar a bobina fazendo a mesma curva que o fio condutor faz, em
torno do núcleo.
Um eletroímã, portanto,
comporta-se magneticamente de maneira idêntica à de um imã natural, com polos
de nome igual repelindo-se, e polos de nome diferente atraindo-se. Podemos
comprovar isso aproximando de uma bússola, tanto um pedaço de imã natural, como
um eletroímã: ambos gerarão a mesma deflexão da agulha.
Por Gricer Jr
Técnico da Griço Eletrônica e Informática
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