André-Marie Ampère foi um dos principais cientistas do século XIX. Seus estudos sobre a interação entre correntes e ímãs lhe rendeu o título de “Newton da Eletricidade”. Apesar disso, a Lei de Ampère nunca foi proposta por ele. Ela deve ser chamada de Lei Circuital Magnética. Neste post, explicaremos o que é esta lei, seus termos e aplicações.
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O que é a Lei de Ampère
No ano de 1820, o dinamarquês Hans Christian Oersted publicou um trabalho intitulado “Experiências sobre o efeito do conflito elétrico” no qual apresentava sua descoberta da deflexão de uma agulha de uma bússola devido a uma corrente elétrica constante. Diversos filósofos da natureza tentaram explicar o experimento de Oersted. Dentre eles, estava André-Marie Ampère.
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As pesquisas de Ampère originaram um novo programa de pesquisas científicos e, conforme Assis e Chaib (2011) apontam, a ideia de Ampère foi muito rica e frutífera. Ampère dedicou vários anos de sua vida às pesquisas sobre a interação entre a agulha de uma bússola e um fio com corrente. Assim, ele explicou diversos fenômenos e previu diversos outros. Ampère foi capaz de elaborar uma relação matemática que é conhecida como a Força entre elementos de corrente de Ampère.
Essa equação explicava a interação entre a bússola e um fio com corrente e diversos outros fenômenos que não eram explicados até então. Toda a concepção de Ampère não admite a existência de campos elétricos ou magnéticos. Tudo é explicado por meio da ação à distância. Isso ocorre porque não é possível um ente puramente matemático, como o campo magnético, interagir com a matéria (os ímãs ou fios com corrente).
Porém, dentre outros fatores, devido a vários erros históricos apresentados na grande maioria dos livros de Física, a Força entre elementos de corrente de Ampère foi apagada da história.
Atualmente, é atribuído ao físico francês a chamada “Lei de Ampère”. Porém, o nome real dessa equação matemática é “Lei circuital magnética” e ela foi proposta por James Clerk Maxwell. Tal informação é de extrema importância porque, na eletrodinâmica de Ampère, os campos matemáticos não são admitidos.
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A importância de Ampère nos estudos sobre eletricidade foi tão grande que a unidade de medida de corrente elétrica tem seu nome, como forma de homenagem. O ampère (unidade de medida) é uma das unidades fundamental do Sistema Internacional de Unidades. Um Ampère equivale a uma carga de 1 Coulomb percorrendo uma determinada região durante 1 segundo. Ou seja: 1 A = 1 C/s.
Regra da mão direita
Também conhecida como “regra do tapa”, essa relação serve como lembrete para encontrar a direção da corrente elétrica ou do campo magnético em um fio.
Nesse caso, o polegar da mão direita indica o sentido convencional da corrente elétrica e os outros dedos, ao envolverem o fio condutor, representam o sentido das linhas do campo magnético.
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Fórmula da Lei circuital magnética (Lei de Ampére)
É de extrema importância ressaltar que a Lei circuital magnética, foi elaborada por Maxwell e não por Ampère. Porém, devido a erros históricos e outros fatores é atribuída a Ampère.
Essa lei, que não foi elaborada por Ampère, estabelece a intensidade do campo magnético gerado por um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica constante de intensidade i, a uma distância do fio condutor.
Matematicamente, essa relação fica da seguinte forma:
- μ: Permeabilidade magnética do meio (Tm/A)
- i: intensidade da corrente elétrica (A)
- B: intensidade do campo magnético (T)
- R: distância na qual a intensidade do campo é medida (m)
A constante μ variará conforme o meio no qual o fio se encontra. Porém, geralmente, considera-se o vácuo como meio. Dessa maneira, o valor de μ é constante e denotado por μ0 = 4π .10-7Tm/A = 1,3×10-6Tm/A.
A lei circuital magnética é erroneamente atribuída a Ampère. Sua aplicação dá a direção do campo magnético em volta de um fio.
Vídeos sobre a Lei Circuital Magnética
Conhecemos a história e os elementos por trás da Lei Circuital Magnética e como foi atribuída de forma errada a Ampère. Vejamos alguns vídeos sugeridos para aprofundar nossos conhecimentos.
Ampère, o Newton da eletricidade
Veja uma explicação do trabalho e da vida de Ampère. Neste vídeo, há um aprofundamento sobre a verdadeira lei de Ampère.
Demonstração experimental da lei circuital magnética
Uma breve demonstração experimental da lei circuital magnética
Campo magnético gerado por um fio infinito
Veja uma aplicação da lei circuital magnética no cálculo do campo magnético gerado por um fio infinito.
Como vimos e é importante ressaltar, a Lei de Ampère não foi proposta por ele, mas, sim, por James Clerk Maxwell. Em verdade, deveria ser chamada pelo nome real, a saber: Lei circuital magnética. Agora, aprofunde seus conhecimentos no estudo da Eletricidade. Além disso, se desejar, leia as referências deste texto para entender melhor os motivos do apagamento dos estudos de Ampère.
Referências
ASSIS, A. K. T. CHAIB, J. P. M. C. Eletrodinâmica de Ampère: Análise do significado e da evolução da força de Ampère juntamente com a tradução comentada de sua principal obra sobre eletrodinâmica. Campinas: Editora da Unicamp. 2011.
CHAIB, J. P. M. C. ASSIS, A. K. T. Apresentação distorcida da obra de Ampère nos livros didáticos. Disponível em:http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/atas/resumos/T0023-1.pdf .
Por Hugo Shigueo Tanaka
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
Tanaka, Hugo Shigueo. Lei de Ampère. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/lei-de-ampere. Acesso em: 23 de November de 2024.
1. [UFPR]
Na segunda década do século XIX, Hans Christian Oersted demonstrou que um fio cndutor percorrido por uma corrente elétrica era capaz de causar uma perturbação na agulha de uma bússola. Mais tarde, André Marie Ampère obteve a relação matemática para a intensidade do campo magnético produzido por uma corrente elétrica que circula em um fio condutor retilíneo. Ele mostrou que a intensidade do campo magnético depende depende da intensidade da corrente elétrica e da distância do fio condutor.
Com relação a esse fenômeno, assinale a alternativa correta.
a) As linhas do campo magnético estão orientadas paralelamente ao fio condutor.
b)os sentidos das linhas de campo magnético independe do sentido da corrente.
c) Se a distância do ponto de observação ao fio condutor for diminuída pela metade, a intensidade do campo magnético ser reduzida pela metade.
d) Se a intensidade da corrente elétrica for duplicada, a intensidade do campo magnético também será duplicada.
e) No Sistema Internacional de Unidades (S.I.), a intensidade de campo magnético é A/m.
Apesar do enunciado apresentar o erro histórico no qual afirma que Ampère obteve a relação matemática que calcula a intensidade do campo magnético. Visto que Ampère nunca admitiu a concepção de campos elétricos e magnéticos.
Porém, a intensidade do campo magnético, produzido por um fio retilíneo é dado pela lei circuital magnética a qual é erroneamente atribuída a Ampère.
Tal expressão é diretamente proporcional à corrente elétrica. Sendo assim, ao duplicar a corrente, duplica-se a intensidade do campo.
Alternativa correta: D.
2. [UERJ]
O princípio físico do funcionamento de alternadores e transformadores, comprovável de modo experimental, refere-se à produção de corrente elétrica por meio da variação de um campo magnético aplicado a um circuito.
Esse princípio se fundamenta na denominada Lei de:
a) Newton.
b) Ampère.
c) Faraday.
d) Coulomb
A lei de Neumann-Faraday afirma que a força eletromotriz induzida numa bobina é a variação do fluxo magnético em relação ao tempo.
Alternativa correta: C.