Uma proposta didática para o estudo da interação magnética entre ímãs e algumas considerações epistemológicas

Abstract

Resumo A força de interação magnética entre ímãs é um efeito curioso, que prende a atenção de pessoas das mais variadas faixas etárias. Se por um lado, sua descrição é pesada demais para ser apresentada em cursos de física básica, por outro, restringindo alguns aspectos dos magnetos, a força admite um comportamento descrito analiticamente por um decaimento exponencial com a distância entre os ímãs. Apresentamos, então, neste trabalho uma sequência de experimentos que nos permite estimar a força de repulsão entre pares de ímãs cilíndricos iguais. Esquecendo por um momento este lado pragmático, discutimos também como um campo magnético admite ser representado por um campo de vetores axiais.

On the connection between Lenz’s law and relativity

“…First, we can construct the magnetic field contribution to the force that acts on charged particles, based on experimental results [12], namely, (i) the magnetic force F M  is perpendicular to the velocity and depends linearly on it and (ii) is also linearly proportional to the charge q of a particle beam. In summary, we can write, owing to the aforementioned empirical data ( )…”

“…By fixing a specific initial direction of the force vector F M  and comparing the components of  that vanish using the experimental considerations (i) and (ii) described above, we can conclude-see the details in [12]-that  is represented by an anti-symmetric matrix, whose elements we denote…”

“…For a detailed description of the last steps, we suggest interested readers to check the construction in the previous study [12]. The vector notation from (5) to (6) is not mere notation.…”

“…In this work, we aim to propose a didactic approach that demonstrates the unified nature of the electric and magnetic fields to primary electromagnetism students at undergraduate level, anchoring in the principles of special relativity [11] and the coordinate transformation of m n  . In what follows, first, we introduce the electromagnetic field tensor m n  in section 2, constructed from experimental assumptions already presented in past works [12]. Then, in section 3 we elucidate the transformation rule of the tensor m n  , based on Lorentz transformations [13].…”