Eletromagnetismo

Eletromagnetismo estuda a interação entre eletricidade e magnetismo, fenômenos interdependentes descritos pela física. Essa relação é a base para o funcionamento dos eletroímãs, dispositivos que podem ser ativados e desativados, diferentemente dos ímãs permanentes.

Os eletroímãs são formados por um núcleo de material ferromagnético, como ferro, envolto por uma bobina de fio condutor. Quando uma corrente elétrica atravessa a bobina, cria-se um campo magnético que magnetiza o núcleo. Esse campo magnético cessa quando a corrente é interrompida, permitindo o controle do magnetismo. O processo ocorre devido à Lei de Ampère, que estabelece a relação entre corrente elétrica e campo magnético.

Os princípios do eletromagnetismo também explicam o funcionamento de motores elétricos, transformadores e geradores, que utilizam a interação entre campos magnéticos e correntes elétricas para realizar trabalho ou transferir energia. Além disso, são fundamentais para sistemas aviônicos, incluindo radares e comunicações em aeronaves, onde a manipulação de ondas eletromagnéticas é essencial.

Por fim, o eletromagnetismo é a base para tecnologias como a indução eletromagnética (Lei de Faraday), usada em sistemas de ignição e sensores, tornando-se um dos pilares na engenharia de sistemas aeronáuticos e eletrônicos modernos.

Eletrólito em Soluções

Um eletrólito é qualquer substância, geralmente na forma de solução líquida, que permite a condução de corrente elétrica. Isso ocorre porque o eletrólito contém íons livres (cátions com carga positiva e ânions com carga negativa) que se movem no meio líquido quando submetidos a um campo elétrico.

Os eletrólitos podem ser classificados em fortes ou fracos. Um eletrólito forte se dissocia completamente em íons quando dissolvido em água, como o cloreto de sódio (NaCl). Já os eletrólitos fracos se dissociam apenas parcialmente, como o ácido acético (CH₃COOH). Esses íons são essenciais para a condução da corrente, pois transportam carga elétrica.

A condução elétrica em eletrólitos é fundamental em diversos sistemas, como baterias, células de combustível e sistemas de ignição de aeronaves. Em aplicações aviônicas, os eletrólitos estão presentes em baterias usadas para fornecer energia de backup aos sistemas eletrônicos, onde o fluxo de íons gera corrente elétrica. Além disso, o funcionamento correto do eletrólito depende de fatores como concentração, temperatura e tipo de solvente utilizado, sendo necessário monitorar essas variáveis para garantir eficiência e segurança nos sistemas aeronáuticos.

Hans Christian Oersted descobriu, em 1819, que um condutor sob corrente elétrica gera um campo magnético capaz de desviar a agulha de uma bússola. Esse campo magnético não está ligado ao material do condutor, mas ao movimento dos elétrons nele. A intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à corrente elétrica que flui pelo condutor.

Ao redor de um fio conduzindo corrente, o campo magnético forma círculos concêntricos, criando um padrão cilíndrico. Se a corrente aumenta, o campo se expande proporcionalmente, indicando maior intensidade. Esse comportamento estacionário do campo ocorre em correntes contínuas constantes; quando a corrente cessa, o campo desaparece.

A direção do campo magnético pode ser determinada pela regra da mão esquerda: segurando o condutor com a mão esquerda, o polegar aponta o fluxo da corrente, enquanto os dedos indicam o sentido das linhas de força magnética.

Quando o fio é enrolado em voltas (loops), os campos magnéticos individuais se combinam, aumentando a intensidade dentro da bobina. Se o fio é enrolado ao redor de um núcleo de ferro, cria-se um eletroímã, concentrando as linhas de força no núcleo e amplificando o campo magnético. A polaridade do eletroímã segue a regra da mão esquerda e pode ser revertida ao inverter o fluxo de corrente.

Eletroímãs têm ampla aplicação em dispositivos como motores, geradores, relés e solenóides. O solenóide, por exemplo, utiliza a força magnética para atrair um núcleo móvel, acionando mecanismos como válvulas ou interruptores de alta corrente. Esses princípios formam a base de muitos sistemas elétricos e eletrônicos modernos, incluindo aqueles utilizados em aeronaves【8†source】【9†source】【11†source】.

O campo elétrico é criado pela presença de cargas elétricas, enquanto o campo magnético surge a partir do movimento dessas cargas, ou seja, a corrente elétrica. Um condutor percorrido por corrente gera, portanto, um campo magnético ao seu redor. A orientação desse campo ao redor de um fio pode ser verificada pela "regra da mão direita": se o dedão aponta o sentido da corrente convencional, os outros dedos indicarão o sentido do campo magnético.

Ímãs permanentes, como os que se repelem ou atraem mesmo sem corrente elétrica aparente, geram campo magnético por causa dos elétrons em movimento dentro de cada átomo. Em materiais comuns, os pequenos campos magnéticos dos átomos tendem a se cancelar devido à sua orientação aleatória. Nos ímãs permanentes, no entanto, há alinhamento parcial desses campos atômicos, resultando em polos magnéticos distintos (norte e sul).

A característica singular dos campos magnéticos é que eles sempre possuem dois polos, impossíveis de isolar. Dividindo um ímã ao meio, cada pedaço resultante continuará a apresentar um polo norte e um sul. Em contraste, o campo elétrico pode ser gerado por cargas de apenas um sinal (positivas ou negativas isoladas), uma diferença fundamental entre os dois tipos de campos.

Na prática, os campos magnéticos podem ser manipulados para gerar corrente elétrica em condutores através da indução eletromagnética. Variando o campo magnético ao redor de um condutor, é possível induzir uma corrente elétrica, princípio usado em geradores de eletricidade. Por exemplo, turbinas em usinas elétricas giram bobinas dentro de campos magnéticos, gerando assim corrente.

Além disso, enrolando um fio condutor em forma de bobina e aplicando uma corrente elétrica, cria-se um eletroímã, que atrai objetos metálicos enquanto a corrente estiver presente. A intensidade desse campo magnético depende do núcleo do enrolamento: um núcleo de ferro amplifica o campo em comparação a um núcleo de ar. Componentes eletrônicos como...