Ímãs permanentes

Séculos atrás, foi descoberto que certos tipos de rocha mineral possuíam propriedades incomuns de atração para o ferro metálico. Um mineral em particular, chamado magnetita ou magnetita , é encontrado mencionado em registros históricos muito antigos (cerca de 2500 anos atrás na Europa, e muito antes no Extremo Oriente) como um assunto de curiosidade.

Posteriormente, foi empregado no auxílio à navegação, pois se constatou que um pedaço dessa rocha incomum tenderia a se orientar na direção norte-sul se deixada livre para girar (suspensa por um barbante ou por uma bóia na água) .

Um estudo científico realizado em 1269 por Peter Peregrinus revelou que o aço poderia ser similarmente “carregado” com esta propriedade incomum após ser esfregado contra um dos “pólos” de um pedaço de ímã.

Ao contrário das cargas elétricas (como as observadas quando o âmbar é esfregado contra o tecido), os objetos magnéticos possuíam dois pólos de efeito oposto, denotados “norte” e “sul” após sua auto-orientação em relação à Terra. Como Peregrinus descobriu, era impossível isolar um desses pólos por si só cortando um pedaço de ímã ao meio:cada pedaço resultante possuía seu próprio par de pólos:







Como as cargas elétricas, havia apenas dois tipos de pólos:norte e sul (por analogia, positivo e negativo). Assim como acontece com as cargas elétricas, os mesmos pólos se repelem, enquanto os pólos opostos se atraem. Essa força, como a causada pela eletricidade estática, se estendia invisivelmente pelo espaço e podia até passar por objetos como papel e madeira, com pouco efeito sobre a força.

O filósofo-cientista René Descartes observou que esse “campo” invisível poderia ser mapeado colocando-se um ímã embaixo de um pedaço plano de pano ou madeira e espalhando limalha de ferro por cima. As limalhas vão se alinhar com o campo magnético, “mapeando” sua forma. O resultado mostra como o campo continua ininterrupto de um pólo de um ímã para o outro:







Como acontece com qualquer tipo de campo (elétrico, magnético, gravitacional), a quantidade total, ou efeito, do campo é referido como um fluxo , enquanto o "impulso" que causa a formação do fluxo no espaço é chamado de força . Michael Faraday cunhou o termo “tubo” para se referir a uma cadeia de fluxo magnético no espaço (o termo “linha” é mais comumente usado agora). Na verdade, a medição do fluxo do campo magnético é frequentemente definida em termos do número de linhas de fluxo, embora seja duvidoso que tais campos existam em linhas individuais discretas de valor constante.

As teorias modernas do magnetismo sustentam que um campo magnético é produzido por uma carga elétrica em movimento e, portanto, teoriza-se que o campo magnético de ímãs chamados "permanentes", como o magnetismo, é o resultado de elétrons dentro dos átomos de ferro girando uniformemente na mesma direção.

Se os elétrons nos átomos de um material estão ou não sujeitos a este tipo de rotação uniforme é ditado pela estrutura atômica do material (não muito diferente de como a condutividade elétrica é ditada pela ligação do elétron nos átomos de um material). Assim, apenas certos tipos de substâncias reagem com campos magnéticos e menos ainda têm a capacidade de sustentar permanentemente um campo magnético.

O ferro é um daqueles tipos de substâncias que magnetizam prontamente. Se um pedaço de ferro é aproximado de um ímã permanente, os elétrons dentro dos átomos do ferro orientam seus spins para coincidir com a força do campo magnético produzida pelo ímã permanente, e o ferro torna-se "magnetizado". O ferro irá magnetizar de forma a incorporar as linhas de fluxo magnético em sua forma, o que o atrai em direção ao ímã permanente, não importa qual pólo do ímã permanente é oferecido ao ferro:







O ferro anteriormente não magnetizado torna-se magnetizado à medida que é aproximado do ímã permanente. Não importa qual pólo do ímã permanente é estendido em direção ao ferro, o ferro irá magnetizar de forma a ser atraído em direção ao ímã:







Fazendo referência às propriedades magnéticas naturais do ferro (latim =“ferrum”), um ferromagnético o material é aquele que magnetiza prontamente (seus átomos constituintes orientam facilmente seus spins de elétrons para se conformar a uma força de campo magnética externa). Todos os materiais são magnéticos em algum grau, e aqueles que não são considerados ferromagnéticos (facilmente magnetizados) são classificados como paramagnéticos (ligeiramente magnético) ou diamagnético (tendem a excluir campos magnéticos). Dos dois, os materiais diamagnéticos são os mais estranhos. Na presença de um campo magnético externo, eles realmente ficam levemente magnetizados na direção oposta, de modo a repelir o campo externo!







Se um material ferromagnético tende a reter sua magnetização após a remoção de um campo externo, diz-se que tem uma boa retentividade . Isso, é claro, é uma qualidade necessária para um ímã permanente.



REVER:

• Lodestone (também chamado de Magnetite ) é um mineral magnético "permanente" de ocorrência natural. Por “permanente” entende-se que o material mantém um campo magnético sem ajuda externa. A característica de qualquer material magnético para fazer isso é chamada de retentividade .
• Ferromagnético os materiais são facilmente magnetizados.
• Paramagnético os materiais são magnetizados com mais dificuldade.
• Diamagnético os materiais tendem a repelir campos magnéticos externos magnetizando na direção oposta.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de magnetismo