- No caso da força elétrica entre duas cargas, Coulomb realizou ensaios experimentais para obter a descrição matemática da força. Por que no caso da força magnética nós precisamos construir um modelo teórico em vez de realizar ensaios experimentais para obter a descrição de uma força magnética?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, ao contrário da força elétrica (para a qual Coulomb mediu diretamente a dependência
), não podemos obter a lei da força magnética pura só por ensaio experimental, precisando em vez disso de um modelo teórico. O conteúdo aqui é a comparação entre interação elétrica estática e interação magnética dinâmica e a necessidade de introduzir campos e relatividade para descrever a força magnética.
Passo 2
Na experiência de Coulomb, bastou usar cargas pontuais em repouso, uma balança de torção e medir diretamente a força como função da distância. A interação é central, conservativa e depende só de carga e distância, o que permitiu ajustar empiricamente a forma
.
Passo 3
Já a força magnética age só sobre cargas em movimento (ou correntes). Não existem monopólos magnéticos isolados que possamos colocar em repouso e testar o “força entre dois polos” de modo análogo ao caso elétrico. Para ter magnetismo precisamos de correntes ou spins de elétrons — mecanismos muito mais complicados de controlar em laboratório como “objetos pontuais”.
Passo 4
Além disso, a força magnética sobre uma partícula de carga
tem a forma
ou seja, depende não só da posição mas da velocidade
em relação ao campo
. Isso impede um ajuste puramente geométrico e escalar, como em Coulomb, pois a direção e magnitude da força mudam conforme a orientação da velocidade.
Passo 5
Para descrever sistematicamente a força magnética precisamos então introduzir o conceito de campo magnético
, a lei de Ampère–Biot–Savart para calcular
gerado por correntes e, por fim, a regra do produto vetorial para obter
. Esse aparato só faz sentido num quadro teórico (Maxwell + relatividade), não num simples ajuste de dados experimentais.
Resposta
Não há como isolar “dois polos magnéticos pontuais” em repouso para medir diretamente uma lei análoga à de Coulomb, pois o magnetismo só aparece se as cargas estiverem em movimento e sua força depende da velocidade e da orientação relativa (não é central nem conservativa). Por isso precisamos construir um modelo teórico de campos
e do produto vetorial
, em vez de obter a lei só por experimentos empíricos.