1)
O que é Magnetismo?
É a parte da Física que estuda a propriedade magnética da
matéria e seus Campos Magnéticos, sejam eles gerados por ímãs
permanentes, pela Terra ou por correntes elétricas.
2) Como se começou a conhecer os
fenômenos magnéticos?
Desde a
Grécia antiga (600 a. C.), os gregos já conheciam a magnetita, um minério capaz de atrair o ferro, achado numa região chamada de Magnésia. As pedras
magnéticas passaram a ser chamadas de ímãs
permanentes, que significa “pedra que ama”. Com o passar do tempo,
observou-se que outros materiais manifestavam a mesma propriedade que a
magnetita. Esses materiais foram chamados de ferromagnéticos. O ferro, o níquel, o cobalto e as ligas feitas
por esses materiais são ferromagnéticos e se atritados, aproximados ou
colocados em contato com ímãs permanentes se magnetizam ou se imantam.
3) Quais são as características dos
ímãs naturais?
a)
Atraem o ferro e outros metais com intensidade muito maior que a correspondente
atração gravitacional.
b)
São capazes de imantar outro metal.
c)
Suspensos pelo seu centro de gravidade, tendem a manter sempre a mesma
orientação.
d)
Quando colocados próximos a outro ímã, ambos podem atrair-se ou repelir-se,
dependendo da posição em relação ao outro.
e) Criam campo magnético ao seu redor.
4) Como são chamados os metais que
podem ser atraídos pelos ímãs naturais?
Os
metais ferromagnéticos podem ser atraídos por um ímã, são eles ferro, níquel e
cobalto.
 |
Com
o tempo foi descoberto que os materiais ferromagnéticos passavam a manifestar a
mesma propriedade dos ímãs quando aproximados a eles, esse processo foi
denominado imantação, que pode ser feito por fricção, contato ou aproximação
entre um ímã permanente e o material ferromagnético.
6) Onde as ações magnéticas de um ímã
natural são mais intensas?
As
ações magnéticas de um ímã são mais intensas em suas extremidades. Quando
aproximamos um ímã em forma de barra em uma região com limalhas de ferro,
ocorre uma grande concentração de limalhas em suas extremidades e nenhuma
concentração em seu centro.
7) O que são os polos dos ímãs de
barra?
As regiões dos ímãs onde o efeito da atração ou da repulsão ocorrem de forma mais intensa são denominadas polos magnéticos. Como se trata de dois efeitos possíveis, identificam-se dois tipos de polos magnéticos. A repulsão ocorre quando há aproximação de dois polos magnéticos iguais; já a atração ocorre quando há a aproximação de polos diferentes.
8) Como podem ser determinados os
polos de um ímã em forma de barra?
Um
ímã em forma de barra suspenso por um barbante adquire aproximadamente a
direção Norte-Sul. A extremidade que aponta para o Norte geográfico será
denominada polo norte magnético e a que indica o Sul geográfico, polo sul
magnético. A bússola é um exemplo do funcionamento deste fenômeno.
9) Como é o funcionamento de um
bússola?
A
extremidade da agulha magnetizada de um bússola aponta na direção dos polos
magnéticos da Terra. Quando essa agulha é aproximada de um ímã, haverá repulsão
entre eles, com deslocamento da agulha magnética da bússola. Esse movimento da
agulha surge por causa de uma interação existente entre eles. Essa interação é
descrita fisicamente pela ação de uma força sobre elas.
10) O que é
um ímã artificial permanente?
São aqueles feitos artificialmente e que conseguem manter suas
propriedades magnéticas com o passar do tempo.
11) O que é um ímã artificial
temporário?
São feitos de materiais que adquirem propriedades de ímã quando entram
em contato com um campo magnético. Porém, quando ele é retirado desse campo, as
propriedades são perdidas com o tempo.
 |
| Foi a partir da magnetita que foram feitas as primeiras observações dos fenômenos magnéticos |
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa como
verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Magnetita é um minério composto de
óxido de ferro que tem poder de atrair pedaços de ferro e outros metais, sendo,
portanto, um ímã natural. ( )
b) Os ímãs naturais são
considerados temporários, pois perdem suas propriedades magnéticas com o passar
do tempo. ( )
c) Uma agulha imantada e
suspensa facilmente se alinha com o campo magnético da Terra, sendo
esse o princípio básico da bússola.
( )
d) Quando um prego fica colado
num ímã, esse prego adquire a capacidade de atrair materiais ferrosos durante
um certo tempo. ( )
e) Qualquer material
que possua um campo magnético ao seu redor é chamado de ímã. ( )
f) Os materiais de que são
feitas as bússolas são denominados ferromagnéticos. ( )
g) A imantação temporária de
certos metais não é possível à temperatura ambiente. ( )
h) A magnetização dos materiais e a interação
entre eles são as causas das forças de atração ou repulsão entre dois ímãs ou
entre um ímã e uma bússola. Por isso, essas forças são de natureza magnética.
( )
2) (ITA) Um pedaço de ferro é
posto nas proximidades de um ímã, conforme o esquema abaixo.
(A) É o ímã que atrai o ferro.
(B) É o ferro que atrai o ímã.
(C) A atração do ferro pelo ímã é mais
intensa do que a atração do ímã pelo ferro.
(D) A atração do ímã pelo ferro é mais
intensa do que a atração do ferro pelo ímã.
(E) A atração do ferro pelo ímã é igual à
atração do ímã pelo ferro.
3) Dois blocos de ferro não
imantados são aproximados de um ímã, conforme mostra a figura.
(A)
O ímã atrai o bloco B e repele o bloco A.
(B) O ímã repele o bloco B e atrai o
bloco A.
(C) O ímã repele os blocos A e B.
(D) O ímã atrai os blocos A e B.
4) Considerando os estudos sobre
ímãs, qual dos objetos abaixo não é atraído por um ímã permanente?
(A) Lâmina de barbear.
(B) Colher de ferro.
(C) Copo de alumínio.
(D) Prego.
(E) Parafuso de ferro.
Pesquisa Google: Em relação à bússola, responda:
a) De que ela é constituída?
b) Sua agulha tem propriedade magnética semelhante à de quem?
c) Como é possível magnetizar a agulha da
bússola? Por que se pinta uma das suas extremidades?
Aprofunde-se:
Exemplos de magnetismo
Podemos fornecer alguns exemplos que ilustram situações onde o magnetismo está presente, confira:
Navegação por meio da bússola: A bússola é uma pequena agulha ferromagnética que gira em razão do campo magnético da Terra;
Atração de pequenos pedaços de metal por ímãs: Os ímãs atraem com grande intensidade os metais em razão do seu comportamento ferromagnético;
Atração e repulsão entre ímãs: Os polos de mesmo nome dos ímãs repelem-se, uma vez que os vetores de dipolo magnético de seus domínios estão dispostos em sentidos contrários;
Campo magnético terrestre: O campo magnético terrestre existe em razão da rotação relativa entre o núcleo da Terra e as suas camadas externas, que giram com velocidades diferentes.
Magnetismo na Física
O magnetismo é o fenômeno físico que explica a atração entre metais e ímãs, por exemplo. Esses materiais são capazes de se atraírem mutuamente graças à disposição espacial dos vetores de momento de dipolo magnético (μ) que se encontram no interior desses materiais.
O momento de dipolo magnético é um vetor que aponta em direção ao polo norte de um campo magnético. Essa grandeza é produzida quando uma carga elétrica move-se em circuito fechado, como mostra a figura abaixo:
O movimento de uma carga em um circuito fechado produz um momento de dipolo magnético.
Alguns materiais podem se sentir atraídos ou até mesmo repelidos por outros de acordo com a forma como os seus momentos de dipolo magnético encontram-se alinhados em seu interior. Essa configuração de momentos de dipolo magnético é o que chamamos de estado de magnetização. Existem diversos estados de magnetização, como o ferromagnetismo, antiferromagnetismo, diamagnéticos e paramagnéticos.
Quando tratamos de materiais que apresentam propriedades magnéticas, é comum falarmos de domínios magnéticos, que são pequenos pedaços do material onde todas as moléculas que estão próximas umas das outras têm os seus momentos magnéticos alinhados em uma única direção. A figura a seguir mostra como são as orientações dos momentos de dipolo magnético nos domínios magnéticos para cada tipo de material citado. Observe:
Os domínios magnéticos para diferentes estados de magnetização.
Quando expostos a uma fonte de campo magnético externa, como um ímã, esses materiais reagem de maneiras diferentes, confira:
Materiais ferromagnéticos: Esses materiais já têm os seus domínios magnéticos alinhados, mesmo sem a presença de um campo magnético externo. Quando aproximados de um imã, são fortemente atraídos, além disso, materiais ferromagnéticos perdem sua imantação caso aquecidos acima da temperatura de Curie, uma temperatura na qual os domínios magnéticos perdem sua orientação. Exemplos: ferro, cobalto, níquel.
Materiais antiferromagnéticos: Diferentemente dos materiais ferromagnéticos, esses materiais são fortemente repelidos por campos magnéticos externos. Exemplos: manganês, cromo.
Materiais diamagnéticos: Nesses materiais, os domínios magnéticos encontram-se livres para girar na presença de um campo magnético, no entanto, os momentos de dipolo magnético desse material alinham-se de forma oposta ao campo magnético externo e, portanto, são repelidos pelos ímãs. Exemplos: cobre, prata.
Materiais paramagnéticos: Nos materiais paramagnéticos, os domínios magnéticos encontram-se naturalmente desorientados. Na presença de um campo magnético externo, podem alinhar-se, sendo levemente atraídos pelos ímãs, enquanto houver proximidade entre eles. Exemplos: alumínio, magnésio.
Para que serve o magnetismo?
O magnetismo tem inúmeras aplicações tecnológicas. Diversos circuitos elétricos, como os transformadores, fazem uso das propriedades magnéticas dos materiais para funcionarem corretamente. No caso dos transformadores, por exemplo, tira-se vantagem da propriedade ferromagnética do ferro: quando se aplica um campo magnético nesse material, ele reforça-o, adicionando-lhe um campo magnético induzido.
O magnetismo também é fundamental para o funcionamento dos motores elétricos, para gravação de informações em discos rígidos, como fitas cassete e VHS, cartões magnéticos, entre outros.
Os discos rígidos fazem uso da gravação magnética para armazenar informações.
História do magnetismo
Confira um breve resumo sobre os principais acontecimentos históricos que levaram à construção da teoria por trás da explicação do magnetismo:
Entre 600 a.C. e 1599 d.C. a humanidade descobriu a existência da magnetita, um mineral que apresenta propriedades ferromagnéticas. Durante esse mesmo período, os chineses fizeram o uso de bússolas para nortear as suas navegações.
Durante os séculos após a descoberta dos fenômenos magnéticos, o magnetismo foi tratado como um fenômeno independente, sem qualquer relação com a eletricidade. Hoje, graças aos estudos do eletromagnetismo, sabemos que os fenômenos elétricos e magnéticos compartilham a mesma essência e juntos dão origem às ondas eletromagnéticas. Além disso, somente após o século XVIII, o magnetismo passou a ser entendido de forma mais clara. Nesse período, os estudos passaram a ser desenvolvidos quantitativamente.
Veja também: O que é eletricidade?
William Gilbert foi um dos primeiros cientistas a estudar o magnetismo de acordo com o método científico. Ele descobriu que a Terra comportava-se como um grande ímã. Estudos posteriores sobre o magnetismo terrestre foram conduzidos por Carl Friedrich Gauss, autor de uma das equações que fundamentam o eletromagnetismo. Além desses, diversos experimentos foram realizados por André Marie Ampére.
Entre 1820 e 1829, Hans Christian Ørsted obteve a primeira evidência experimental que ligava o magnetismo aos fenômenos elétricos: acidentalmente, ele percebeu que a corrente elétrica em um fio fazia com que uma bússola próxima movesse-se. Seus estudos permitiram o surgimento dos primeiros motores elétricos conhecidos.
Entre 1830 e 1839, os estudos sobre o magnetismo foram impulsionados pelas pesquisas de Michael Faraday. Entre suas descobertas e invenções ressaltou-se a importância da criação do primeiro transformador, ainda que bastante primitivo, e um gerador de corrente elétrica, baseado na indução eletromagnética.
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