Electromagnetismo campo magnético e atração magnética. A força magnética tem grandes aplicações em nosso dia a dia. Várias empresas usam imãs, que são colocados na porta da geladeira com a função de lembrar o consumidor de seus serviços. Em vários ferros-velhos a corrente elétrica produz campo magnético. São os eletroímãs, usados para mover os objetos metálicos nesses lugares.
A força magnética e a relação entre corrente elétrica e campos magnéticos serão abordados neste módulo.
A atração magnética
- O mineral da foto recebe o nome de magnetita.
- O que esse nome lhe sugere?
- Lembra magnetismo, que lembra ímã, não é?
E o termo magnetismo está relacionado a algumas lendas. Uma delas nos diz que um pastor de ovelhas de nome Magnus seguia com seu rebanho por uma colina quando sentiu uma forte atração puxando a ponta de ferro de seu cajado, a atração foi tão forte que o cajado ficou preso à rocha. Uma outra história falava de uma ilha com uma montanha imantada, a qual atraía os barcos que navegavam em suas proximidades e os destruía, arrancando todos os elementos metálicos de sua estrutura.
A existência dessas lendas antigas já dá uma ideia de que o fenômeno do magnetismo sempre intrigou e encantou os povos que tiveram contato com ele, pois, na verdade, a pedra de ímã existe: é a magnetita (ela é considerada um ímã natural) e o termo magnetismo provavelmente tem origem no nome Magnésia, região da Ásia onde ela foi encontrada pela primeira vez.
O primeiro a se referir ao magnetismo foi Tales de Mileto, mas parece ter sido um outro filósofo grego, Empédocles (século V a.C.), o primeiro a tentar explicar esse fenômeno e a responder à questão: por que a magnetita atrai o ferro?
Para tentarmos responder a essa pergunta tão antiga, vamos entender um pouco melhor a estrutura dos ímãs.
Afinal, o que é um ímã? Você já deve ter brincado com um. Que características você observou nesse material?
A capacidade de atrair alguns metais sem dúvida é o mais interessante nos ímãs. Portanto, são ímãs:
os corpos que exercem atração magnética sobre alguns tipos de materiais.
Você sabe que nem tudo é atraído pelos ímãs, apenas os metais ditos ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas produzidas com esses metais (como o aço, por exemplo) podem ser atraídos por eles ou podem vir a se tornar ímãs.
Acredita-se que a atração exercida pelos ímãs seja o resultado da somatória das pequenas forças magnéticas apresentadas por cada um de seus átomos, forças essas que são consequência das cargas elétricas existentes nos átomos.
Explicando melhor, os cientistas supõem que cada átomo de um material com propriedades magnéticas equivale a um pequeno ímã (ímã elementar), quando eles são organizados com mesma orientação, a soma dessas pequenas forças resulta em uma força maior, com efeitos que podemos ver facilmente.
Da mesma maneira que os efeitos magnéticos aparecem quando há organização dos átomos, esses efeitos desaparecem quando eles são desorganizados.
Por exemplo, um ímã pode perder suas propriedades se for aquecido, isso porque, como você já sabe, o calor é uma forma de energia que se caracteriza por alterar o estado de agitação das moléculas e átomos dos corpos. Agitando-se mais, os átomos se desarrumam e o ímã pode perder seu poder de atração.
Qualquer imã possui dois polos, denominados polo norte (N) e polo sul (S).
Um ímã não pode ter seus polos norte e sul separados. Quando um ímã é cortado, imediatamente cada extremidade passa a apresentar as características de polos distintos (N e S).
Veja também:
- Eletromagnetismo campo magnético e atração magnética
- Eletrodinâmica: fórmulas, o que é, introdução – Resumo
- Eletrostática
- O que é a luz
- Calorimetria e propagação de calor
- Termometria: exercícios, fórmulas – Explicação completa
- Introdução à termologia: entenda os conceitos básicos – Fórmulas e exercícios
Produzindo ímãs – mecanismos de imantação
Podemos “produzir” ímãs através de alguns processos. Os mais comuns são:
■ Por contato: quando o polo de um ímã entra em contato com uma substância ferromagnética seus “ímãs elementares” sofrerão orientação e o objeto passará a manifestar propriedades magnéticas. No entanto, esse magnetismo é temporário, só se manifesta enquanto houver contato com o ímã.
■ Por atrito: quando um polo de um ímã é friccionado repetidas vezes do meio para uma das extremidades do corpo ferromagnético seus “ímãs elementares” são ordenados e a substância passa a manifestar propriedades magnéticas.
■ Por corrente elétrica: surge um campo magnético ao redor do condutor por onde passa uma corrente elétrica (fenômeno observado por Oersted, como veremos mais adiante). Como exemplo, temos os eletroímãs.
Eletroímãs têm emprego em inúmeros equipamentos, como nas campainhas elétricas, nos guindastes usados em ferros-velhos, em alto-falantes, em receptores telefônicos, nos aparelhos de ressonância magnética usados em hospitais para traçar imagens do interior do corpo. Motores e geradores elétricos requerem campos magnéticos intensos, os quais são obtidos por meio de eletroímãs.
Os eletroímãs são temporários, pois eles só mantêm suas propriedades magnéticas enquanto a corrente elétrica os atravessa.
Os fenômenos magnéticos e as cargas elétricas
A relação entre magnetismo e correntes elétricas foi observada no início do século XIX, quando o físico dinamarquês H. Oersted (1777-1851) realizou experiências demonstrando que a eletricidade e o magnetismo estão intimamente relacionados. Ele observou que uma corrente elétrica criava um campo magnético ao seu redor e concluiu que:
as cargas elétricas em movimento (corrente elétrica) criam, ao redor delas, um campo magnético.
Propriedades magnéticas
Usando dois ímãs podemos observar algumas propriedades manifestadas por eles. Veja o que acontece se suspendermos um ímã por um fio:
“Polos magnéticos de mesmo nome se repelem, enquanto polos magnéticos de nomes diferentes se atraem.”
Os polos recebem nomes de norte e sul porque um ímã em barra, quando suspenso por um fio, sempre se orienta numa mesma direção, com um dos polos voltado aproximadamente para o norte geográfico e o outro para o sul geográfico. Por isso, a extremidade que aponta para o norte é denominada polo norte e a que aponta para o sul é o polo sul.
Essa capacidade de orientação ao longo da direção norte-sul faz com que os ímãs sejam usados na construção de bússolas, instrumentos de orientação em navios, aviões e para pessoas em geral.
As bússolas são formadas por uma agulha imantada que roda livremente em um eixo. O polo norte da agulha aponta sempre para o polo norte geográfico.
Ímã-terra
O funcionamento da bússola se deve ao fato de que a Terra se comporta como um imenso ímã, sendo que os polos magnéticos estão em regiões próximas aos polos geográficos.
Você já sabe que, em um ímã, a atração se faz entre polos de nomes diferentes. Então, se o polo norte da agulha imantada se volta para o Polo Norte geográfico, é porque ali está o polo sul magnético. No Polo Sul geográfico fica o polo norte magnético. Veja no desenho abaixo a representação da localização dos polos geográficos e magnéticos da Terra.
Campo magnético
É o espaço em torno do ímã no qual os efeitos magnéticos podem ser percebidos. Se colocarmos agulhas magnéticas em volta de um ímã, veremos que ele orienta aquelas que estão na área de atuação de seu campo magnético.
Podemos observar o campo magnético pelo traçado de linhas denominadas “linhas de indução magnética”. O uso de limalha de ferro nas proximidades de um ímã permite a visualização do espectro magnético do ímã, com as linhas de indução magnética formadas pelo campo magnético desse ímã.
Ação do campo magnético – o motor elétrico
Um motor elétrico simples é formado por uma bobina (conjunto de fios enrolados) que gira no centro de um conjunto de ímãs. A energia elétrica, ao passar pela bobina, forma um campo magnético em volta dela.
Perceba que dois campos magnéticos estão agindo: um produzido pela bobina por onde flui a corrente elétrica, outro proveniente dos ímãs que rodeiam a bobina. Os dois campos interagem, isso faz a bobina girar em um movimento que é transmitido a um eixo e daí ao restante do sistema.
Referências Bibliográficas
- HAYT JR, William H.; BUCK, John A. Eletromagnetismo. Bookman Editora, 2013 https://books.google.com.br/books?hl=pt-BR&lr=&id=emU3AgAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP3&dq=Eletromagnetismo&ots=ymHg7iidlh&sig=BmndNgIXSu6-wT0hoNafBe8JqzQ#v=onepage&q=Eletromagnetismo&f=false
- GUERRA, Andreia; REIS, José Claudio; BRAGA, Marco Antonio Barbosa. Uma abordagem histórico-filosófica para o eletromagnetismo no ensino médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 21, n. 2, p. 224-248, 2004 https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/6433/13267
