É possível um MAGLEV que use o campo magnético da Terra?

29 de agosto, 2019 às 21:09 | Postado em Eletromagnetismo, Magnetismo

Para fazer um Maglevs , que pudesse usar o campo magnético da Terra , para se locomover no sentido norte – sul, qual seria o campo magnético em gauss;  necessário para mover um trem de 1 tonelada de peso?

O campo magnético da Terra tem intensidade máxima de 0,65 gauss ou 65 microteslas nas proximidades dos polos magnéticos terrestre; aqui em Porto Alegre seu valor é 22 microteslas (neste endereço é possível se obter valores para a orientação e a intensidade do campo magnético terrestre em qualquer local do globo: Magnetic declination) .  Ou seja, tal intensidade representa cerca de um milionésimo do campo magnético existente na face de um superímã de neodímio-ferro-boro.

Entretanto, não é apenas por ser pouco intenso que tal campo não poderia ser utilizado na tecnologia MAGLEV. Existe uma outra razão para tal impossibilidade.

Sistemas magnéticos são sempre dipolares ou constituídos por muitos dipolos magnéticos. Um dipolo magnético, por exemplo a agulha de uma bússola, quando sujeito a um campo magnético externo, estará sob a ação de duas forças magnéticas. Caso o campo seja uniforme sobre toda a extensão do dipolo, as duas forças serão iguais em intensidade e de sentidos contrários. Ou seja, um dipolo magnético sujeito a um campo magnético uniforme necessariamente apresenta uma força magnética líquida nula. Neste caso, o dipolo pode sofrer um torque magnético dependendo da sua orientação em relação ao campo mas sempre cumprirá a condição de que a soma das forças magnéticas sobre ele é nula e, portanto, em um campo uniforme não pode acontecer o notável efeito de levitação magnética pois este somente acontece quando a força magnética total é diferente de zero. Para haver uma força magnética total não nula sobre um sistema magnético, o campo magnético deve ser variável sobre o sistema.

O campo magnético da Terra é localmente uniforme, isto é, sobre uma região de alguns ou até de muitos metros de extensão, não se observam variações espaciais na orientação e intensidade do campo magnético da Terra. Por isso, exemplificando novamente com uma bússola, ela nunca é arrastada pelo campo magnético da Terra pois a força magnética total sobre ela é nula. Uma bússola apenas pode se orientar, rotacionando, em presença do campo magnético da Terra. Pode-se arrastar uma agulha magnética com auxílio de um ímã pois este produz um campo intenso e não-uniforme.

Então o efeito de levitação magnética não pode acontecer em presença do campo magnético da Terra mesmo que ele fosse muito mais intenso do que é de fato.

A figura 1 apresenta uma foto mostrando a levitação magnética do anel de Thomson acima de uma bobina alimentada em corrente alternada e, ao lado, uma representação por linhas de indução do campo magnético que a bobina produz sobre o anel. Graças ao fato de que o campo magnético sobre o anel é variável espacialmente (e temporalmente também) acontece o efeito de levitação magnética. Para maior entendimento sobre o funcionamento do anel de Thomson vide o artigo disponível no Research Gate: Explicação qualitativa do “anel de Thomson”: como ocorre a levitação magnética?

A figura 2 representa o campo magnético de uma matriz de Halbach com ímãs permanentes, utilizada em um especial tipo de MAGLEV: o Inductrack MAGLEV. Esta matriz de Halbach produz em um dos lados (parte de cima da figura 2) intensos campos magnéticos não uniformes que atingem valores da ordem de tesla.

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