As Equações de Maxwell Explicadas

e aí e no último vídeo sobre a história do eletromagnetismo nós vimos como os quase 2.500 anos de desenvolvimento do que ela chama de eletromagnetismo clássico ganharam fechamento com os trabalhos de max maximus que através de quatro equações max foi capaz de descrever todos os fenômenos eletromagnéticos da época e além disso as suas equações previam a existência de ondas eletromagnéticas que viajam através do espaço com a mesma velocidade que a luz se as redes sociais existirem na época do max seria praticamente impossível de competir com hábil dele só que para que nós possamos entender melhor

o que são essas ondas e como elas se propagam mas precisamos entender o que essas quatro equações de maxwell realmente significa mas antes de começar nós temos que entender o conceito de campo que é essencial no estudo do eletromagnetismo nós não podemos ver campos mas nós podemos botar os seus efeitos você pode imaginar o campo como sendo algo que não representamos através de flechas e que sai radialmente de cargas elétricas e está presente em todo o espaço e a direção para qual ele flui depende de si a carga positiva ou negativa além disso a intensidade

desse campo cai conforme nos afastamos a carga ou seja cargas que estão próximas umas das outras sem tem uma força muito maior de reprodução ou atração do que cargas afastadas e a exatamente esse campo que permite aqui duas cargas elétricas interajam isso é quando nós temos duas cargas lado a lado os campos elétricos dela interagem gerando a força de cólon da mesma forma que o campo gravitacional da terra afeta os objetos ao seu redor como a lua o campo elétrico de uma carga afeta as outras cargas ao seu redor como nós não conseguimos ver um

campo elétrico pode ser um tanto quanto difícil de entender como ele funciona mas não aqui não seja todo dia o meu trabalho fazer isso tudo ficar fácil de entender pensa no campo elétrico como sendo uma espécie de carteiro a função dele é carregar informação da carga elétrica onde ele foi gerado até as cargas mais próximas ele precisa fazer isso porque assim essas cargas sabem exatamente o e no caso o campo foi gerado e como elas devem reagir fica isso também serve para as cargas próximas todas estão enviando informações umas para as outras através dos seus

próprios campos elétricos essa troca de informação entre cargas usando o campo faz elas se atraírem arrependerem dependendo do sinal da carga elétrica dessas partículas você também pode ver o campo elétrico como uma espécie de guia que diz como deve ser a força elétrica para cada ponto do espaço dependendo de quanta carga nós temos nesse ponto que forma mais precisa um campo elétrico é uma quantidade vetorial que para cada ponto do espaço indica quanta força uma partícula com carga elétrica senti naquele ponto esse ainda tá difícil eu tenho mais um último exemplo imagine o vídeo de

uma câmera termal para cada ponto da imagem existe uma temperatura e essa temperatura é representada pela cor na imagem quanto mais quente geralmente mais vermelho mas essa imagem representa um campo de temperaturas isso é para cada ponto do espaço em cima existe uma temperatura associada que nós representamos pela cor um campo elétrico é a mesma coisa mais trocamos temperatura que é uma quantidade de escalar por um ver todo do campo elétrico que tem intensidade direção e sentido ea relação entre campo elétrico e força é bem simples a força de um campo sobre uma carga é

a carga da partícula vezes o ver todo o campo elétrico a posição que a partícula tá e nós precisamos entender bem esse conceito de campo porque aí fica muito mais fácil de entender os efeitos eletromagnéticos pois justamente isso que marque seu fez ele criou relações matemáticas que descrevem como campo são criados em mudam com o tempo a primeira equação de maxwell hoje conhecida como lady gaga usa eletrostática foi desenvolvido inicialmente em 1835 por graus ela mostra que carga elétrica se geram campos elétricos e a primeira equação de maxwell nos dá um jeito de associar a

intensidade de um campo elétrico com a quantidade de carga e o contrário também funciona isso é se nós temos uma é mas não temos que existe um campo elétrico saindo dela nós podemos calcular qual é a carga elétrica dentro da caixa sem abrir ela quanto mais carga mais campo se o campo aponta para fora da caixa que isso significa que as cargas são positivas e seria ponta para dentro da caixa as cargas são negativas outra forma de colocar isso que deixar mais ovos e o poder da lei de gauss é seguinte se nós sabemos como

campo elétrico se comporta na superfície dessa caixa nós podemos calcular quanto à carga tem dentro ou seja de uma informação literalmente a superficial nós tiramos uma informação mais fundamental ea quantidade de carga a outra contribuição importante do márcio junto com o para dar foi introduzir o conceito de campo numa forma mais geral e melhor definida de forma geral cargas elétricas geram campos elétricos e cargas gravitacionais que é a massa de um objeto geram campos gravitacionais e esses campos descrevem qual seria a força sentida por uma partícula numa dada posição muitas vezes nós representamos esses cam

as linhas de campo quanto mais linhas próximas mais intenso ao canto muitos problemas em eletromagnetismo são tratados como uma partícula e messi em um campo elétrico ou magnético isso é importante de saber por que significa que partículas carregadas positivamente seguimos sentido apontado pelas linhas do campo enquanto partículas carregadas negativamente seguem o sentido contrário um outro tipo de problema bem famoso em eletromagnetismo é como os campos valia isso é como que os campos mudam com o tempo mas logo nós vamos chegar lá antes disso nós temos que falar de magnetismo nesse momento do vídeo você pode

estar pensando se cargas elétricas e geram campos elétricos será que campos magnéticos são gerados por cargas magnéticas a resposta para essa pergunta é não e ela é dado exatamente pela lei de gauss do magnetismo também conhecida como a segunda equação de maxwell por algum motivo uma carga magnética livre que nós também chamamos de monopolo magnético que nunca foi observado na natureza e punir nós estamos que eles não existam esse é um tema aberto na física moderna e é estudar em diversas áreas como teoria de grande unificação em super cordas e da mesma forma a segunda

equação de março nos informa como campos magnéticos se comportam mas o mais importante ela nos diz que não parecem existir esses monopolos magnéticos polos magnéticos a natureza só vem em paz se existe um polo norte existe um polo sul você nunca pode ter um polo norte ou polo sul separado sozinho no universo talvez vocês já tenham percebido que essas duas leis ou essas duas equações basicamente nos dizem que campos elétricos e magnéticos estáticos existem e também como eles se comportam só que ainda não respondemos como ele se relaciona no vídeo anterior nós vimos que o

esteja deu os primeiros passos experimentais em direção a uma resposta demonstrando que campos elétricos e magnéticos na verdade são exatamente a mesma coisa a formulação matemática dessa ideia foi desenvolvida em dois pontos importantes da história em 1845 o mágico franklin henry newman ele citou os trabalhos de fora daí que discutimos no último vídeo e criou a primeira formulação matemática desses fenômenos uma não tem importante existiram vários cientistas extremamente importantes com o sobrenome nilma então é importante saber de qual deles a gente tá falando nenhuma percebeu que é um movimentar um mimo através da bobina para

de estava na verdade alterando o fluxo de campo magnético através dela percebam o seguinte avaliação desse fluxo magnético induz uma corrente ao longo da bobina que consequentemente induz um campo elétrico e essa corrente induzida por sua vez também vai gerar um campo magnético o que se observa é que o campo magnético gerado pela corrente induzida se opõe à variação do campo magnético gerado pelo imã o que o sistema naturalmente tende a retornar a situação de equilíbrio original isso é se nos aproximamos um imã de um fio o fio gera uma corrente elétrica que por sua

vez gera um campo magnético que tenta anular a magnética do ima se aproximando esse é o motivo pelo qual essa equação desenvolvida por nenhuma um possui um sinal negativo que gera muita confusão isso tem uma certa similaridade com a ideia de inércia o campo induzido tende a resistir à mudança é por causa desse sinal que nós usamos a regra da mão direita para saber o sentido da corrente dado um campo magnético apontando na direção do seu dedão essa equação é conhecida como a lei de faraday nenhuma e é também a terceira equação de março ela

disse que variações do campo magnético gera um campos elétricos e correntes e não só isso seu campo magnético varia ou se movem no sentido o campo elétrico criado tem uma direção perpendicular esse movimento do campo por exemplo se a intensidade do campo magnético aumenta ver que para baixo um campo elétrico circular se forma perpendicular ao movimento do campo magnético esses efeitos acontecem enquanto os campos estão se movendo e por isso que o estudo desses fenômenos é chamado de eletrodinâmica e três tática que seria o caso em que tudo estaria parada assim como a dinâmica estuda

causa dos movimentos a eletrodinâmica estuda a origem das variações em campos magnéticos e elétricos e não se esqueça que campos elétricos e magnéticos são vetoriais então eles podem mudar tanto na intensidade quanto na direção e no sentido a lei de faraday em mim em conjunto com os experimentos do fagner nos mostra que variações e um campo magnético gera um campos elétricos e que esses campos gerados são perpendiculares ao campo magnético inicial essa ideia por enquanto pode ser a mais abstrata de todas mas ela vai ficar mais compreensível quando juntarmos uma quarta e última equação de

março em 1861 max ou complementou a já bem estabelecida lei de ampére para explicar um fenômeno em aberto na época que era o campo magnético dentro de um capacitor já se sabia que quando uma corrente e percorrer um capacitor cargas eram acumuladas as placas e logo um campo elétrico gerado entre essas placas isso é tipo um dos princípios de os atores funciona só que ela lembra esse campo elétrico também era observada a existência de campos magnéticos nessa região e isso ainda não tinha uma explicação inspirado nesse problema max o propôs a existência do que nós

chamamos de corrente de deslocamento essa corrente apesar de não ser formada por cargas elétricas percorreu o vácuo do capacitor na forma de um campo elétrico que variava ou seja a corrente de deslocamento não é feita de cargas e sim de campos elétricos e isso é extremamente visual e contra-intuitivo essa hipótese foi comprovada experimentalmente e era um ingrediente que faltava para entender melhor a natureza desses campos percebam que um campo magnético variando e gera um campo elétrico que também varia perpendicular que por sua vez gera um campo magnético perpendicular e por aí vai o primeiro exemplo

completo seria um atravessando um fio circular de cobre o imã movimento gera um campo magnético em movimento esse campo magnético em movimento induz um campo elétrico que gera a elétrica no fio mas esse campo elétrico induzido estava ali ou seja é um campo elétrico movimento que induz um outro campo magnético que gera um outro campo elétrico que gera um outro magnético ok chega até aqui você já desistiram de mim e eu nem tô tentando complicar as coisas vocês podem perguntar se isso acontece para sempre e a resposta é sim na verdade o que está acontecendo

aqui é é uma onda eletromagnética que nada mais é do que uma oscilação nos campos elétricos e magnéticos que se propaga é só oscilação entre os dois campos se propaga através do espaço exatamente como uma onda e com a mesma velocidade da luz no caso do exemplo anterior aqui o seria radiação elétrica emitida por sistemas elétricos em geral que é uma luz que não é visível aos olhos humanos de toda forma max eu tinha acabado de provar que a luz deveria existir a partir das quatro equações do eletromagnetismo e o mais interessante é que nenhuma

dessas leis fala explicitamente de luz a primeira descreve campos elétricos gerados por cargas e a segunda afirma que monopolos magnéticos não existem e as duas últimas dizem o que acontece com campos elétricos e magnéticos quando eles variam no tempo simples direto e bem suportado experimentalmente e qualquer coisa melhor do que isso é impossível mas juntando as quatro equações do jeito certo nós temos uma equação que descreve uma onda formada por e por campos eletromagnéticos e esta onda se movem na velocidade da luz que carrega energia e momento assim como a luz então o que será

que ela pode ser exatamente ela é luz e isso é um dos resultados teóricos mais bonitos da física assim como newton que buscando resolver o problema da gravidade nem ficou as leis que governam os movimentos dos planetas um dos corpos aqui na terra marcos o partiu com o objetivo de entender campos elétricos e magnéticos mais acabou descobrindo uma teoria matemática que descreve é origem funcionamento ea maioria dos fenômenos ópticos conhecidos as ondas eletromagnéticas previstas para o maxuel hoje em dia tem inúmeras aplicações tecnológicas e dominam a ciência moderna você encontra ela nos rádios celulares raio-x

with motores elétricos microondas aparelhos de ressonância magnética e uma infinidade de outras coisas acho que vocês entenderam meu ponto porém será que essas ondas são exatamente iguais em todos os a resposta é não como nós vimos o capítulo de ondas a luz também pode ter diferentes frequências e o que acontece aqui cada uma dessas aplicações utilizam ondas eletromagnéticas que estão uma faixa diferente do que nós chamamos de espectro eletromagnético com frequência e comprimento de onda diferente vamos lembrar que assim como para uma onda mecânica aqui nós também podemos definir um comprimento de onda e também

associar uma frequência de oscilação assim quanto maior a frequência menor será o comprimento de onda e vice-versa é exatamente por esse motivo que as ondas de rádio são perfeitas para transmitir informação entre longas distâncias e o raio x é perfeito para estudar uma fratura interna no seu corpo as ondas de rádio podem chegar até 100 quilômetros de comprimento de onda e o fato de elas serem tão grandes faz com que elas não sejam capazes de penetrar no seu corpo e interagir com suas células logo tanto as ondas de rádio como a de micro-ondas são perfeitamente

segura sua saúde os raios-x pertencem ao outro extremo do espectro e podendo ter entre 0,01 e 10 nanômetros de diâmetro que é o tamanho típico das moléculas do seu corpo e por isso eles devem ser utilizados com muito mais cuidado podendo ser prejudiciais em excesso devido à interação com essas moléculas um poucas palavras você pode pensar que ondas eletromagnéticas interagem com objetos da mesma ordem de grandeza delas apesar dos vários anos de história discutidas no decorrer desses dois últimos vídeos a teoria eletromagnética está longe de estar completa e ainda existe muito a ser feito após

o desenvolvimento da mecânica quântica a busca por uma teoria que unifique as duas áreas se tornou alvo de pesquisadores ao redor do mundo grandes progressos já foram feitos como a unificação entre força eletromagnética ea força nuclear fraca através da eletrodinâmica quântica reduzindo a quantidade de forças fundamentais da natureza de 43 é certo que o futuro guarda grandes novas descobertas production magnetismo mas qual será a próxima muito obrigado e aí e aí e aí