Trabalho de Magnetização

Trabalho de Magnetização

William Gilbert foi quem propôs que a origem da orientação das bússolas com o norte tinha sua origem no fato de que a própria Terra se comporta como um ímã. Essa ideia é muito estimulante, mas para Gilbert isso não era suficiente: ele fez suas afirmações com base em fatos experimentais, que apresentaremos a seguir. É importante saber que embora se possa até questionar a validade dos argumentos de Gilbert, sua preocupação de embasar a teoria em fatos significa um grande passo na formação de uma verdadeira metodologia da científica. A obra de Gilbert influenciou significativamente Galileu, que aproveitou a metodologia do trabalho e acrescentou, além da experimentação controlada, uma segunda ferramenta crucial para a física: as medidas matemáticas.

Magnetização espontânea após aquecimento e resfriamento

(Septentrio significa Norte e Auster significa Sul

Marcelo Knobel Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas (SP) a curiosidade da humanidade sobre o interior da matéria. Os mais antigos relatos de experiências com a ‘força misteriosa’ da magnetita (Fe3O4), o ímã natural, são atribuídos aos gregos e datam de 800 a.C. A primeira utilização prática do magnetismo foi a bússola, inventada pelos chineses na dinastia Han, em 200 D.C., e baseada na propriedade que uma agulha magnetizada tem de se orientar na direção do campo magnético terrestre. A bússola foi empregada em navegação pelos chineses em 900 D.C., mas só foi descoberta e usada pelo mundo ocidental a partir do século 15.Os fenômenos magnéticos ganharam uma dimensão muito maior quatro séculos mais tarde, com a descoberta de sua relação com a eletricidade através dos trabalhos do dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851), do francês André Marie Ampère (1775-1836), do inglês Michael Faraday (1791-1867) e do norte-americano Joseph Henry (1797-1878), para citar alguns poucos exemplos. No final do século 19, diversos fenômenos já eram compreendidos e tinham inúmeras aplicações tecnológicas, das quais o motor e o gerador elétrico eram as mais importantes. Apesar de séculos e séculos de investigações, o magnetismo em nível microscópico só foi compreendido na primeira metade do século passado, após o advento da física quântica, que nasceu em 1900, com a hipótese do físico alemão Max Planck (1858- 1947) dos quanta de energia, ou seja, a de que, na natureza, a energia é gerada e absorvida em diminutos pacotes – os quanta – e não como um fluxo contínuo, como se imaginava até então. Posteriormente, essa ideia levou ao desenvolvimento da chamada física quântica – teoria para os fenômenos do diminuto universo das entidades atômicas e moleculares – através dos trabalhos do físico alemão Albert Einstein (1879-1955), do dinamarquês Niels Bohr (1885-1962), do alemão Werner Heisenberg (1901-1976), do britânico Paul Dirac (1902-1984), entre outros.O século passado testemunhou um avanço impressionante no entendimento do fenômeno do magnetismo, e, consequentemente, suas aplicações se multiplicaram e foram substancialmente aprimoradas. Apesar desses avanços, ainda há muitas coisas por compreender.

Três categorias

Nas aplicações tradicionais, como em motores, geradores e transformadores, os materiais magnéticos são utilizados em três categorias principais: como ímãs permanentes – que têm a propriedade de criar um campo magnético constante – e como materiais magnéticos doces (ou permeáveis), que são magnetizados e desmagnetizados com facilidade e produzem um campo magnético muito maior ao que seria criado apenas por uma corrente enrolada na forma de espira.

Sobre a terceira grande categoria de aplicação, a chamada gravação magnética, vale a pena se estender um pouco mais, pois ela adquiriu grande importância nas últimas décadas. Essa aplicação é baseada na propriedade que o cabeçote de gravação tem de gerar um campo magnético em resposta a uma corrente elétrica. Com esse campo, é possível alterar o estado de magnetização de um meio magnético próximo, o que possibilita armazenar nele a informação contida no sinal elétrico.

A recuperação (ou a leitura) da informação gravada é realizada pelo processo inverso, denominado indução. Ou seja, a mídia magnetizada e em movimento sobre o cabeçote de leitura induz nele uma corrente elétrica. Hoje, além do fenômeno de indução, também são utilizados novos materiais estruturados artificialmente, formados por multicamadas magnéticas conhecidas como ‘válvulas de spin’.A gravação magnética é essencial para o funcionamento de gravadores de som e de vídeo, bem como de inúmeros equipamentos acionados por cartões magnéticos, como os caixas eletrônicos de banco.

O ciclo de histerese

No século passado, ocorreu uma verdadeira revolução na compreensão das propriedades fundamentais dos materiais magnéticos. Com isso, tornou-se possível a produção de ligas cada vez melhores do ponto de vista das aplicações.

O que determina o enquadramento nas três categorias descritas acima é o ciclo de histerese do material. Esse ciclo é representado pelo gráfico da magnetização M do material em função do campo magnético externo aplicado H. Em outras palavras, o ciclo de histerese mostra o quanto um material se magnetiza sob a influência de um campo magnético e o quanto de magnetização permanece nele depois que esse campo é desligado. Por exemplo, o ferro se magnetiza com um campo externo de baixa intensidade, mantendo uma magnetização relativamente baixa depois desse processo. Já as ligas de samário e cobalto (Sm-Co), por exemplo, precisam de campos muito intensos para ser totalmente magnetizadas, mas retêm muita magnetização quando o campo é desligado.

Um bom ímã

Os ímãs permanentes são dispositivos usados para criar um campo magnético estável em uma dada região do espaço, sendo a mais antiga aplicação dos materiais magnéticos. Eles têm um papel importante na