Por: Angélica S. 08 de Fevereiro de 2021
Campos Magnéticos: Como são produzidos?
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Existem duas formas de os campos magnéticos ser produzidos:
A primeira forma é utilizar partículas eletricamente carregadas em movimento, como uma corrente elétrica em um fio, para fabricar um eletroímã. Tal corrente produz um campo magnético que pode ser usado, por exemplo, para controlar o disco rígido de um computador.
A segunda forma de produzir campos magnéticos é usar partículas elementares como os elétrons, que possuem um campo magnético intrínseco.
O campo magnético é uma propriedade básica de muitas partículas elementares, do mesmo modo como a massa e a carga elétrica são propriedades básicas (quando existem).
Em certos materiais os campos magnéticos dos elétrons se combinam para produzir um campo magnético nas vizinhanças do material. Esta combinação é o motivo pelo qual um ímã permanente (ímã de geladeira) possui um campo elétrico permanente.
Em outros materiais os campos magnéticos dos elétrons se cancelam e o campo magnético total do material é nulo. É por esse motivo que não possuímos um campo magnético permanente em torno do nosso corpo. Já pensou ser atraído por metais ao caminharmos? Não seria nada agradável.
*: Física Quântica – Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas (Eisberg & Resnick). Cap. 8; pg: 277.
Olá, Angélica! Tudo bem?
Primeiro gostaria de parabenizá-la pela iniciativa de divulgar conhecimento. Acredito que, em tempos tão sombrios como os de hoje, a divulgação científica tem que ser reforçada, de forma a abranger o maior número de pessoas. Contudo, há alguns aspectos do seu texto que acredito serem importantes ter certo cuidado.
No segundo parágrafo e na frase centralizada do texto, você afirma que partículas elementares possuem campos magnéticos intrínsecos. Contudo, de acordo com a equação de Gauss para o magnetismo (uma das equações de Maxwell), não existem monopolos magnéticos. Logo, para haver campo magnético, uma partícula carregada deve estar em movimento (seu primeiro parágrafo). Como os prótons estão nos núcleos atômicos, fixos, apenas os elétrons se movem. Assim, o correto seria que os átomos, e não os elétrons ou outras partículas, possuem campos magnéticos. Para propósitos macroscópicos, como as órbitas dos elétrons são muito pequenas, é conveniente analisar a magnetização (descrita no seu penúltimo parágrafo), como momentos de dipolos magnéticos. Nessa situação, o cancelamento dos momentos magnéticos acontece devido a orientação aleatória dos átomos no interior dos objetos. Quando submetidos a um campo magnético externo, esses momentos irão se alinhar e, a depender de como será essa orientação e das consequências, se diz que o material é ferromagnético, paramagnético ou diamagnético.
Contudo, caso você esteja se referindo a momento de dipolo magnético intrínseco, ao escrever campo magnético intrínseco das partículas, e tenha feito essa escolha por motivos didáticos, há que se considerar que campo e momento dipolo não são sinônimos, uma vez que são grandezas físicas diferentes, o primeiro tendo dimensão M/IT² e o segundo de IL², em que I é corrente elétrica. Ainda que esse seja o caso, o momento de dipolo magnético intrínseco dos elétrons ou outras partículas, que seria o momento angular de spin, não é um momento angular no sentido que compreendemos classicamente, que seria a partícula girando em torno de um eixo que passa por ela. Digo isso, pois, em todos os experimentos feitos desde a proposta do momento angular de spin (1925), concluem que o elétron é uma partícula pontual, não tendo dimensão(*). Logo, não há sentido físico em dizer que o elétron gira em torno de um eixo que passa por ele. A razão dessa incoerência no que foi proposto em 1925 e os resultados experimentais, se deve ao fato de que a equação de Schrödinger ignora os efeitos relativísticos. Com a notação de Dirac, proposta em 1929, isso é corrigido e a grandeza spin é essencialmente uma propriedade, resultado quântico. Uma outra maneira de se interpretar isso é que, como a expressão para o spin depende da constante de Planck, e essa é muito pequena, spin é uma grandeza não clássica.
Mais uma vez, parabéns por fazer divulgação científica e estar na área de educação. Eletromagnetismo é um tema que os estudantes têm grande dificuldade e cabe a nós torná-lo significativo.
