Corrente elétrica gera campo magnético? Entenda o eletromagnetismo com uma experiência simples

Quando uma corrente elétrica circula por um fio condutor, algo acontece ao redor desse fio que não conseguimos enxergar diretamente:

surge um campo magnético.

Essa descoberta foi fundamental para o desenvolvimento da eletricidade e da eletrônica.

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Ela ajuda a explicar o funcionamento de dispositivos que encontramos por toda parte, como:

eletroímãs, relés, motores, alto-falantes, transformadores e diversos outros equipamentos.

E existe uma experiência extremamente simples que permite observar esse fenômeno utilizando basicamente:

um fio, uma fonte de baixa tensão e uma bússola.

Foi justamente essa experiência que fiz no artigo original.

A experiência de Ørsted

Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Ørsted observou uma relação fundamental entre eletricidade e magnetismo.

Uma corrente elétrica circulando por um condutor era capaz de provocar o movimento da agulha de uma bússola próxima.

Isso demonstrava que:

a corrente elétrica estava produzindo um efeito magnético.

Hoje essa relação parece natural para quem estuda eletricidade.

Na época, porém, foi uma descoberta extraordinariamente importante.

Eletricidade e magnetismo começavam a revelar que não eram fenômenos completamente independentes.

Vamos observar esse fenômeno

A experiência é conceitualmente muito simples.

Precisamos fazer uma corrente circular por um fio e colocar próximo dele alguma coisa capaz de indicar a presença de um campo magnético.

Podemos utilizar:

uma bússola.

Quando não existe corrente no fio, a bússola tende a se orientar de acordo com o campo magnético terrestre.

Quando fazemos a corrente circular:

a agulha se movimenta.

Isso significa que apareceu outro campo magnético interferindo na orientação da bússola.

Esse campo foi produzido pela:

corrente elétrica no fio.

Circuito fechado 'curto-circuitando' 1 pilha para fazer a corrente circular pelo fio, gerando assim como uma das consequência o efeito eletromagnético.
Circuito fechado ‘curto-circuitando’ 1 pilha para fazer a corrente circular pelo fio, gerando assim como uma das consequência o efeito eletromagnético.
Experiência de Orstead com o uso de uma bússola para identificar a presença do campo magnético.
Experiência de Orstead com o uso de uma bússola para identificar a presença do campo magnético.

O que acontece quando o interruptor está aberto?

Com o interruptor aberto, não existe um circuito fechado.

Portanto:

não circula corrente pelo fio.

A bússola continua submetida principalmente ao campo magnético terrestre e permanece orientada aproximadamente na direção norte-sul magnética.

Agora fechamos o interruptor.

A corrente começa a circular.

E imediatamente aparece um:

campo magnético ao redor do condutor.

A agulha da bússola reage à combinação desse campo com o campo magnético terrestre e muda sua orientação.

Foi justamente esse movimento que observei na experiência original.

O que acontece se invertermos a pilha?

Aqui temos uma experiência complementar muito interessante.

Se invertermos os terminais da pilha, invertemos o sentido da corrente no fio.

Se:

a corrente muda de sentido,

então:

o campo magnético também muda de sentido.

Consequentemente, a bússola deverá responder de maneira diferente.

Isso permite demonstrar que o movimento da agulha não está acontecendo simplesmente porque existe uma pilha perto dela.

Ele depende do:

sentido da corrente que circula pelo condutor.

Quanto maior a corrente, maior o campo magnético?

Sim.

Para um fio retilíneo longo, podemos representar a intensidade do campo magnético a uma distância determinada pela relação:

B = μ₀I / (2πr)

onde:

B = intensidade do campo magnético
μ₀ = permeabilidade magnética do vácuo
I = corrente elétrica
r = distância até o fio

Essa expressão revela duas relações muito importantes.

Primeiro:

maior corrente → maior campo magnético.

Segundo:

maior distância do fio → menor campo magnético.

Isso também ajuda a compreender nossa experiência com a bússola.

A distância da bússola faz diferença

Se colocarmos a bússola muito distante do fio, o campo produzido pela corrente pode ser pequeno demais naquela posição para produzir uma deflexão facilmente observável.

Ao aproximarmos a bússola do condutor:

a influência do campo produzido pelo fio aumenta.

É por isso que a posição relativa entre:

fio e bússola

é importante para visualizar bem o fenômeno.

Mas cuidado: não faça um curto-circuito prolongado na pilha

Aqui eu mudaria uma coisa importante em relação ao artigo original.

Na legenda da imagem eu escrevi que estava “curto-circuitando” uma pilha para fazer a corrente circular pelo fio.

Hoje eu não recomendaria apresentar o experimento dessa maneira.

Ligar diretamente os terminais de uma pilha com um condutor de resistência muito baixa pode produzir:

corrente elevada;

aquecimento do fio;

aquecimento da pilha;

descarga rápida

e, dependendo da bateria utilizada, situações perigosas.

Para repetir o princípio experimental, é melhor utilizar uma montagem de baixa tensão com limitação adequada de corrente, dimensionada para o experimento.

A experiência histórica é simples.

Mas isso não significa que devemos manter uma bateria moderna em curto-circuito.

Por que um fio produz magnetismo?

A corrente elétrica está relacionada ao movimento ordenado de cargas elétricas.

Quando existe corrente no condutor, existe um campo magnético associado.

Podemos resumir:

cargas elétricas em movimento

↓

corrente elétrica

↓

campo magnético.

Essa ligação entre eletricidade e magnetismo é uma das bases do:

eletromagnetismo.

Mas o campo de um único fio é relativamente pequeno

Na nossa experiência, queremos apenas detectá-lo com a bússola.

Para muitas aplicações práticas, entretanto, precisamos de um campo magnético muito mais intenso.

Então podemos fazer algo extremamente simples:

enrolar o fio.

Em vez de um único condutor retilíneo, fazemos várias espiras.

Temos então uma:

bobina.

Por que uma bobina aumenta o efeito magnético?

Cada trecho do fio percorrido pela corrente produz seu próprio campo magnético.

Quando organizamos o fio em várias espiras, os campos produzidos podem se combinar de maneira útil.

Assim:

uma espira

outra espira

outra espira

muitas espiras

produzem um efeito magnético muito mais significativo do que simplesmente utilizar um único trecho de fio.

É assim que começamos a chegar a um componente extremamente importante:

o eletroímã.

O que é um eletroímã?

Um eletroímã é um dispositivo no qual utilizamos a corrente elétrica para produzir um campo magnético.

Uma configuração muito conhecida utiliza:

fio enrolado em forma de bobina + núcleo ferromagnético.

Quando a corrente circula pela bobina:

surge o campo magnético.

O núcleo pode intensificar e concentrar esse campo.

Quando interrompemos a corrente:

o campo produzido pela corrente desaparece, embora o material possa apresentar algum magnetismo residual dependendo de suas características.

Essa possibilidade de controlar o magnetismo através da corrente é extremamente útil.

É assim que chegamos ao relé

Um relé eletromecânico possui uma bobina.

Quando fazemos corrente circular por ela:

bobina energizada

↓

campo magnético

↓

atração de uma armadura

↓

movimentação dos contatos.

Assim, um pequeno circuito elétrico pode controlar a abertura ou fechamento de outro circuito.

Quando interrompemos a corrente da bobina, o mecanismo retorna à sua condição correspondente de repouso.

O relé é um ótimo exemplo de eletromagnetismo

Imagine que temos um pequeno sinal elétrico controlando a bobina.

A eletricidade produz:

magnetismo.

O magnetismo produz:

movimento mecânico.

O movimento altera:

contatos elétricos.

Portanto:

eletricidade → magnetismo → movimento → chaveamento elétrico.

É uma cadeia muito interessante.

E tudo começa com o mesmo fenômeno que observamos utilizando:

um fio e uma bússola.

E o motor elétrico?

Aqui damos outro passo.

Se uma corrente elétrica produz um campo magnético e campos magnéticos podem exercer forças, podemos utilizar essa interação para produzir:

movimento.

É justamente uma das ideias fundamentais por trás dos:

motores elétricos.

Naturalmente, um motor real envolve uma construção muito mais elaborada.

Mas conceitualmente estamos aproveitando a interação entre:

corrente elétrica e campos magnéticos

para produzir:

força e movimento.

O mesmo princípio aparece nos alto-falantes

Essa conexão é especialmente interessante para quem estuda eletrônica aplicada ao áudio.

Um alto-falante convencional possui uma:

bobina móvel.

Ela fica submetida ao campo de um ímã permanente.

Quando o sinal de áudio faz uma corrente variável circular pela bobina, temos uma interação entre os campos magnéticos.

Essa interação produz:

movimento.

A bobina está ligada ao cone do alto-falante.

Então:

sinal elétrico

↓

corrente variável na bobina

↓

interação magnética

↓

movimento da bobina e do cone

↓

movimento do ar

↓

som.

Ou seja, aquele movimento da bússola diante de um simples fio está relacionado a um princípio fundamental para entendermos também como um alto-falante produz som.

E o microfone dinâmico?

Aqui aparece uma relação ainda mais interessante.

No alto-falante transformamos aproximadamente:

energia elétrica → movimento → som.

Em determinados microfones dinâmicos fazemos o caminho inverso:

som → movimento → sinal elétrico.

Mas nesse segundo caso entra de maneira central outro fenômeno:

a indução eletromagnética.

E isso nos ajuda a separar duas ideias que às vezes são confundidas.

Campo magnético produzido pela corrente não é a mesma coisa que indução eletromagnética

Na experiência de Ørsted estamos observando:

corrente elétrica produzindo campo magnético.

Na indução eletromagnética estudada posteriormente por Faraday, estamos interessados em outro fenômeno:

uma variação do fluxo magnético pode produzir uma força eletromotriz.

São fenômenos relacionados dentro do eletromagnetismo, mas não são exatamente a mesma coisa.

Essa distinção é importante para compreender corretamente dispositivos como:

relés;

transformadores;

motores;

geradores.

Uma descoberta que mudou a tecnologia

É impressionante pensar na simplicidade da experiência:

uma corrente passa por um fio e uma bússola se movimenta.

Mas a consequência científica é enorme.

Ela mostrou experimentalmente uma conexão entre:

eletricidade e magnetismo.

A partir dessa relação, e das descobertas que vieram posteriormente, tornou-se possível desenvolver uma enorme quantidade de tecnologias.

Hoje encontramos fenômenos eletromagnéticos em:

motores;

geradores;

transformadores;

relés;

alto-falantes;

microfones;

solenoides;

sensores

e incontáveis outros dispositivos.

Veja a experiência na prática

No vídeo original deste artigo mostro justamente a experiência utilizando a bússola.


Primeiro podemos observar a bússola em sua posição normal.

Quando a corrente começa a circular pelo fio, a agulha responde ao campo magnético criado pelo condutor, exatamente como descrevi no artigo original.

Depois de entender o conceito, vale assistir novamente ao vídeo prestando atenção na sequência:

interruptor aberto → sem corrente → campo do fio ausente

interruptor fechado → corrente → campo magnético → movimento da bússola.

Uma experiência simples para compreender o eletromagnetismo

Podemos resumir tudo aquilo que observamos:

corrente elétrica circula pelo condutor

↓

surge um campo magnético ao redor do fio

↓

a bússola detecta esse campo

↓

a agulha muda sua orientação.

Se invertermos a corrente:

invertemos o sentido do campo.

Se aumentarmos a corrente:

aumentamos a intensidade do campo, nas mesmas condições geométricas.

Se nos afastarmos do condutor:

o campo fica mais fraco.

E se enrolarmos o condutor formando várias espiras:

podemos intensificar e aproveitar muito melhor esse efeito magnético.

É assim que uma experiência extremamente simples nos leva do:

fio e da bússola

até:

bobinas, eletroímãs, relés, motores e alto-falantes.

Quer aprender mais sobre eletrônica?

Entender eletromagnetismo ajuda muito quando começamos a estudar componentes e equipamentos que utilizam bobinas, motores, relés, transformadores e alto-falantes.

Mais importante do que decorar que:

“corrente elétrica gera campo magnético”

é conseguir compreender o que acontece quando alteramos:

a corrente, o sentido da corrente, a distância do condutor e a geometria do fio.

É justamente essa construção dos fundamentos que permite olhar para um circuito ou equipamento e começar a entender por que ele funciona.

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