Aula 03 - Fundamentos de Magnetismo

A descoberta do Magnetismo remonta a 3000 a.C., quando na Ásia Menor um pastor observou que a ponta metálica do seu cajado era muitos vezes atraída pelo solo. Após algumas observações, o pastor concluiu que essa atração era exercida por uma espécie de rocha a que se deu o nome de Magnetite.

Também na Grécia Antiga, um filósofo de nome Tales observou que pequenos objetos eram atraídos pelo âmbar, depois de friccionado. Como não havia explicação para este fenômeno, atribuía-se a esta resina fóssil um poder mágico. Muitos séculos mais tarde, descobriu-se que outros materiais, depois de friccionados, também atraíam outros corpos. Esta propriedade passou a chamar-se eletricidade, que deriva do grego Elektron, que significa âmbar.

Um ímã atrai objetos que tenham ferro na sua constituição e por isso diz-se que tem propriedades Magnéticas, as quais alteram a zona do espaço que o envolve, criando à sua volta um campo magnético.

Este campo magnético é mais intenso junto às extremidades do ímã. O ímã apresenta dois pólos, o Pólo Norte (N) e o Pólo Sul (S). Ao aproximar dois ímã, estes podem sofrer atração ou repulsão, conforme a orientação dos seus pólos. Assim, ao aproximar dois ímã com pólos opostos, estes atraem-se e com pólos iguais, estes repelem-se. As agulhas magnéticas são ímã artificiais, que podem rodar facilmente em torno de um eixo. Quando colocadas próximo de um ímã orientam o seu Pólo Sul para o Pólo Norte do ímã e vice-versa. 

I - nas primeiras observações realizadas a respeito dos ímãs foi possível verificar que eles tinham a capacidade de interagir entre si e também atraíam pequenos pedaços de ferro. Percebeu-se também que colocando limalhas de ferro próximas ao ímã, elas se aglomeravam em sua extremidade. As regiões onde as limalhas aglomeravam passou a ser chamada de polos do ímã. Convencionou então o polo norte e o polo sul.

II – colocando um ímã suspenso por um fio, de modo que ele possa girar livremente, percebeu-se que ele sempre se posiciona em direção ao norte-sul geográfico do lugar onde está suspenso. Sendo assim, convencionou que o polo norte do ímã é aquele que aponta para o norte geográfico e polo sul é a extremidade que aponta para o sul geográfico.

III – os ímãs exercem, entre si, forças de ação mútua de atração e repulsão, conforme a posição em que são postos um frente ao outro. Portanto, dizemos que os polos iguais de um ímã exercem forças de repulsão e os polos diferentes exercem força de atração quando colocados próximos.

IV– outra propriedade observada nos ímãs foi a capacidade de inseparabilidade de seus polos. Essa capacidade permite ao ímã, quando for quebrado, criar novos polos, isto é, independentemente do quanto ele seja quebrado, sempre surgirão os polos norte e sul no ímã.

Força entre Pólos Magnéticos

Os ímãs têm dois pólos bem definidos, um N e outro S. Um pólo unitário pode ser considerado como aquele que repele um pólo exatamente semelhante, colocado a 1 centímetro de distância, com uma força de 10 micronewtons.

A lei de Coulomb para o magnetismo diz que a força entre dois pólos magnéticos é diretamente proporcional ao produto das intensidades magnéticas dos pólos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. A força é de repulsão e os pólos magnéticos forem iguais ou de atração se os pólos magnéticos forem diferentes.

As linhas de fluxo de um campo magnético são coletivamente chamadas fluxo magnético, para o qual se usa o símbolo F, a letra grega Phi. A unidade de fluxo de indução magnética no Sistema Internacional de Unidades é o weber (wb).

Em 1800 Alessandro Volta fez uma interessante descoberta que permitiu uma melhor compreensão dos fenômenos elétricos. Alessandro Volta consegue finalmente construir uma pilha, a pilha de Volta, o que permitiu inúmeras pesquisas no que diz respeito aos fenômenos elétricos.

Vinte anos mais tarde, em 1820, um cientista de nome Oersted descobre, por acaso, que um fio quando percorrido por corrente eléctrica exerce um efeito, semelhante ao de um ímã, sobre uma agulha magnética.
Estabelece-se assim a ligação entre Eletricidade e Magnetismo.

Em 1820, Hans Christian Oersted (1777-1851) mostrou que uma bússola sofria deflexão quando era colocada perto de um fio percorrido por uma corrente. Por outro lado era conhecido que campos magnéticos produzem deflexão em bússola, o que levou Oersted a concluir que correntes elétricas induzem campos magnéticos. Com isto ele havia encontrado, então, uma conexão entre eletricidade e o magnetismo. Ele observou também, que os campos magnéticos produzidos por correntes elétricas, em um fio retilíneo, tinham a forma de círculos concêntricos como mostra a figura (a). O sentido destas linhas é indicado pelo norte da bússola. Uma outra forma de se determinar o sentido das linhas de B é usar a regra da mão direita, a qual é mostrada esquematicamente figura (b).

Há muito tempo se observou que certos corpos tem a propriedade de atrair o ferro. Esses corpos foram chamados ímãs. Essa propriedade dos ímãs foi observada pela primeira vez com o tetróxido de triferro, numa região da Ásia, chamada Magnésia. Por causa desse fato esse minério de ferro é chamado magnetita, e os ímãs também são chamados magnetos.

A magnetita é o ímã que se encontra na natureza: é o ímã natural. Mas, podemos fazer com que os corpos que normalmente não são ímãs se tornem ímãs. Os ímãs obtidos desse modo são chamados ímãs artificiais. Chamamos corpo neutro àquele que não tem propriedade magnética; corpo imantado àquele que se tornou ímã. Chamamos imantação ao processo pelo qual um corpo neutro se torna imantado. Teoricamente, qualquer corpo pode se tornar um ímã. Mas a maioria dos corpos oferece uma resistência muito grande à imantação. Os corpos que se imantam com grande facilidade são o ferro e certas ligas de ferro usadas na fabricação de ímãs permanentes. Uma dessa ligas é o ALNICO, composta de ferro, alumínio, níquel, cobre e cobalto.

Os principais processos de imantação são: Por indução magnética que é o fenômeno pelo qual uma barra de ferro se imanta quando fica próxima de um ímã. Por "aproximação" no qual uma barra de ferro neutra é colocada próxima de um ímã, ela se imanta. Por corrente elétrica onde temos um condutor enrolado em uma barra de ferro e percorrido por uma corrente elétrica; a barra de ferro se torna um ímã. Como a imantação foi obtida por meio de uma corrente elétrica, esse ímã é chamado eletroímã. 

Há bastante aplicações para os eletroímãs pois conseguimos obter eletroímãs muito mais possantes do que os ímãs naturais e ter o controle do eletroímã, controlando a corrente que passa pelo condutor; assim, aumentando a intensidade da corrente, o eletroímã se torna mais possante; suprimindo-se a corrente, ele deixa de funcionar.

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© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2017