Eletromagnetismo e questões importantes

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 1- hipóteses para o comportamento magnético da Terra

A existência de um campo magnético da Terra foi descoberta desde de Gilbert, em 1600, considerando-o é como o campo magnético de um gigantesco ímã  em forma de barra, que atravessa desde o Pólo Sul até o Pólo Norte do planeta. os Pólos Magnéticos da Terra tem uma inclinação de 11,5° em relação aos Pólos Geográficos. Pesquisas geológicas não ainda comprovadas, afirmam que a parte central da Terra seja constituída por ferro fundido, e correntes elétricas existentes dentro deste núcleo de ferro seriam as responsáveis pela existência do campo magnético. Atualmente, os cientistas acreditam que o centro da Terra é demasiado quente para ser um ímã permanente.

Karl Friedrich Gauss (1777-1855), físico alemão, mostrou que o campo magnético da Terra deve originar-se de dentro da Terra. Walter M. Elsasser, professor de física teórica na Universidade da Califórnia, sugeriu em 1939 que o campo magnético da Terra resulta das correntes geradas pelo fluxo da matéria do núcleo fluido da Terra.As propriedades magnéticas da matéria são de origem elétrica, resultante, talvez, dos movimentos dos elétrons dentro dos átomos das substâncias. Como o elétron é uma partícula eletricamente carregada, esta teoria sugere que o magnetismo é uma propriedade de uma carga em movimento. Se assim for, podemos explicar a energia associada às forças magnéticas usando leis conhecidas da Física.

Dois tipos de movimentos eletrônicos são importantes neste moderno modelo posto para explicar o magnetismo. O movimento de um elétron girando em torno do núcleo de um átomo confere uma propriedade magnética à estrutura atômica e o movimento eletrônico "spin" do elétron em torno do seu próprio eixo. A propriedade magnética da matéria parece originar-se basicamente do spin dos elétrons; cada elétron que gira sobre si mesmo atua como um pequenino imã permanente. Spins opostos são indicados como + e -spins; os elétrons que giram em direções opostas tendem a formar pares e, assim, neutralizam seu caráter magnético.

 2 – Como se relacionam a Terra e a bússola?

A bússola magnética trabalha e encontra as direções na superfície da Terra por causa do campo magnético da Terra. O alinhamento da bússola ocorre porque a Terra pode ser considerada um grande imã. Os ímãs dão divididos em dois pólos: norte e sul. E A partir dos estudos sobre magnetismo, ocorridos somente nos últimos dois séculos, descobriu-se que o lado norte de um imã atrai o lado sul do outro e vice-versa. Considerando a Terra simplesmente como um imã e admitindo que a agulha da bússola está corretamente indicada, percebe-se que o pólo norte geográfico para onde a bússola aponta é na verdade o pólo sul do grande imã chamado Terra.

 3 – Como funciona um GPS

O Sistema de Posicionamento Global, popularmente conhecido como GPS (Global Positioning System), é um sistema que utiliza satélites para localizar onde o receptor do sinal do satélite está naquele momento. O GPS funciona a partir de uma rede de 24 satélites que ficam distribuídos em seis planos, próximos a órbita do planeta Terra. Estes satélites enviam sinais para o receptor (o aparelho de GPS), e então, a partir disso, o aparelho de GPS interpreta esses sinais dizendo onde exatamente você está naquele momento.

Os satélites, assim como os receptores GPS, possuem um relógio interno que marca as horas com uma precisão incrivelmente grande em nano segundos. Quando o satélite emite o sinal para o receptor, o horário em que ele saiu do satélite também é enviado. Os envios desses sinais ocorrem constantemente. Este sinal enviado para o receptor é um sinal de rádio, que viaja uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo no vácuo. Resta ao receptor calcular quantos nano segundos este sinal demorou a chegar até ele, assim ele consegue “descobrir” onde o indivíduo  está. E como o sinal é enviado constantemente, o receptor sempre sabe onde está o satélite, mantendo, assim, a posição exata sempre atualizada.

A triangulação

Os GPS usam o sistema de triangulação para determinar a localização de um receptor em terra. A partir disto, é possível traçar um círculo para determinar a possível área em que a pessoa se encontra.

O mesmo pode ser feitos com outros pontos de referência e assim fazer a triangulação dos pontos para determinar exatamente a sua posição. O sistema de GPS funciona da mesma forma. Este princípio é chamado de trilateração.

Um quarto satélite é necessário para determinar a altitude em que a pessoa se encontra. O princípio do cálculo é o mesmo, mas envolve alguns números e fórmulas extras por tratar-se de um espaço tridimensional.

4 –  fenômeno da histerese magnética.

A histerese, palavra que deriva do grego e que significa atraso, é um fenômeno característico das substâncias ferromagnéticas. Sabe-se que essas substâncias se imantam facilmente quando na presença de um campo magnético. Assim quando  retiramos a influência deste campo magnético, a substância não é desmagnetizada completamente, tão menos de forma instantânea. Isto é chamado de histerese magnética. 

5- Qual a síntese de Clark Maxwell sobre o eletromagnetismo?

Maxwell em sua obra Tratado sobre eletricidade e magnetismo (publicada em 1873), generalizou os princípios da eletricidade descobertos por Coulomb, Ampère, Faraday e outros. Entre outros feitos, Maxwell descobriu através de equações matemáticas a velocidade da luz com um percentual de erro muito pequeno. As chamadas equações de Maxwell demonstravam que os campos elétricos e magnéticos eram manifestações de um só campo eletromagnético. Além disso, descreviam a natureza ondulatória da luz, mostrando-a como uma onda eletromagnética.

questão 6-  qual a contribuição de Maxwell para o desenvolvimento da Ciência, Tecnologia e Sociedade?

Maxwell é considerado por muitos o mais importante físico do séc. XIX, o seu trabalho em eletromagnetismo foi a base da relatividade restrita de Einstein e o seu trabalho em teoria cinética de gases fundamental ao desenvolvimento posterior da mecânica quântica.