Magnetismo

HISTÓRIA DO MAGNETISMO

Há um consenso que o magnetismo é conhecido desde o século VII aC, através de textos gregos que fazem referência à observação de propriedades magnéticas em certos corpos constituídos de um mineral proveniente da região da Magnésia – daí o nome magnetismo. Depois destes textos, temos somente por volta do VII dC, com os chineses, antigos relatos sobre o uso da bússola para caminhos marítimos.

Willian Gilbert Por dezenas de séculos, o magnetismo permaneceu sem interesse. Somente quando os chineses trouxeram a bússola para a Europa, na época do Renascimento, houve um interesse maior pois este instrumento exerceu papel importante nas grandes viagens e descobrimentos que se realizaram na época.

O estudo do magnetismo só teve início no século XVI, com Willian Gilbert, publicando os resultados de seu estudo observando o fenômeno do magnetismo. Gilbert foi o primeiro a aplicar métodos científicos no estudo do magnetismo e é creditado como o primeiro descobridor de que a Terra é um grande imã. Seus esforços separando a diferença entre cargas elétricas e cargas magnéticas, trouxe os fundamentos para a ciência da eletricidade e do magnetismo.

O próximo grande passo para o estudo do magnetismo ocorre em 1785 quando Charles Coulomb publicou a lei dos pólos inversos de atração e repulsão, entre cargas elétricas e pólos magnéticos. Por causa desta contribuição, a origem do conceito de força, sua primeira definição e unidade são baseadas em forças entre dois pólos.

Oersted No século XIX, o professor dinamarquês Hans Christian Oersted conseguiu provar experimentalmente, em 1820, que quando uma corrente elétrica passava ao longo de um fio aparecia um campo magnético e Andrè-Marie Ampère, na França, entre 1821 e 1825, esclareceu o efeito de uma corrente sobre um imã e o efeito oposto, de um imã sobre uma corrente, bem como baseado na descoberta de Oersted, provou que as correntes elétricas se atraem ou se repelem mutuamente, descrevendo também as leis que regem o fenômeno.

Carl Friederich Gauss (1777-1855) – desenvolveu a base de todo sistema absoluto de medidas eletromagnéticas. A inseparabilidade dos pólos magnéticos é expressa pela lei de Gauss, que afirma: o fluxo do campo magnético através de uma superfície fechada qualquer é sempre nulo.

Gauss A pesquisa em materiais com propriedades magnéticas, começou, pode-se dizer, com a invenção do eletromagneto, em 1825, uma vez que com ele se tornou possível obter campos magnéticos muito mais intensos do que aqueles produzidos por imãs ou magnetos feitos com eles. Nos anos seguintes, Michael Faraday, na Inglaterra, iniciou suas pesquisas argumentando que se uma corrente num fio produzia efeitos magnéticos, como Ampère tinha demonstrado, o inverso poderia ser verdadeiro, isto é, um efeito magnético poderia produzir uma corrente elétrica. Para testar essa hipótese, Faraday enrolou duas espiras de fio num anel de ferro, uma ligada a uma bateria e a outra, ligada a um medidor de corrente elétrica, verificando a existência, na segunda espira, de uma corrente temporária quando ligava e desligava a bateria. Noutra experiência, Faraday usou uma espira enrolada em uma haste de ferro e dois imãs em forma de barra para demonstrar que os imãs, por si sós, podiam produzir uma corrente. Para explicar como a eletricidade e o magnetismo podiam afetar um ao outro no espaço vazio, Faraday propôs a idéia de um campo, imaginando linhas de força magnética tanto mais próximas umas das outras quanto mais intenso era esse campo e supondo que essas linhas tendiam a se encurtar sempre que possível e a se repelir mutuamente. Mais tarde, em 1837, Faraday introduziu também a idéia de linhas de força elétrica.

Faraday Joseph Henry e Michael Faraday, independentemente, descobrem a indução eletromagnética. Seus conceitos de converter magnetismo em eletricidade, foram utilizados para fazer o primeiro transformador. A invenção do dínamo em 1865, naturalmente, deu início a era da eletricidade.

James Maxwell formulou a estreita relação da eletricidade e magnetismo baseado nas descobertas de Ampere, Gauss e Faraday, a qual foi publicada em 1873. Estas estreitas relações são conhecidas até hoje como as equações de Maxwell e formam a estrutura do moderno eletromagnetismo.

Entre as descobertas de Oersted em 1820 e o começo do século XX, a compreensão do magnetismo era teórica e somente com material natural. O desenvolvimento de materiais magnéticos além de aço magnético, começa em 1921 com a introdução do aço cromo cobalto. Subsequentemente trabalhos produzidos com níquel, alumínio, cobre e platina conduz a introdução do alnico (alumínio, níquel e cobalto) em 1935, Cunife (cobre, niquel, ferro) em 1935 e Platina Cobalto em 1936. Os imãs de alnico foram aperfeiçoados com a introdução do imã de alnico V orientado, que até hoje está em uso.

Um tipo mais forte de imã foi criado entre 1970 e 1980, o chamado imã de terras raras, que são fabricados a partir de samário ou neodímio. Os terras raras possibilitaram fazer imãs menores e mais poderosos, ao mesmo tempo.

A bússola

Esta parte do experimento é iniciada com o texto abaixo, porque muitos alunos não sabem ou não se lembram dos pontos cardeais da Terra que permitem saber onde fica o norte, o sul, o leste e o oeste em relação ao lugar em que estão.

O Sol nasce ao leste e se põe a oeste. Uma pessoa que estenda seu braço direito na direção do nascente e o braço esquerdo na direção do poente terá à sua frente o Norte e às suas costas o Sul.

O critério acima pode ser usado por qualquer pessoa, em qualquer ponto da Terra, salvo nos polos ou muito próximo deles, pois o Sol não nasce nem se põe todos os dias.

Depois de identificado a direção norte-sul da Terra, os alunos devem responder as questões:

A agulha da bússola aponta em que direção da Terra? Que explicação você dá para isso?

Normalmente, a agulha da bússola tem cores diferentes em suas extremidades. Qual cor corresponde a do polo Norte da bússola? Compare o resultado com o de seus colegas. Eles coincidem?

O que poderia ter provocado um resultado diferente encontrado por outro colega seu?

A comparação é importante, porque em algumas agulhas a ponta pintada de vermelho aponta para o norte e em outras é a ponta pintada de branco.

O objetivo dessas perguntas é fazer os alunos pensarem na interação entre a Terra e a agulha da