Eletricidade E Magnetismo

Unidade IV – Magnetismo

Existem várias histórias sobre como surgiu o magnetismo, porém o real início é desconhecido. Os gregos já sabiam desde a antigüidade, que certas pedras da região da Magnésia, na Ásia menor, atraíam pedaços de ferros. A rocha encontrada era na realidade um tipo de minério de ferro, chamado magnetita

(Fe3O4). As rochas que contém o minério que apresenta este poder de atração são chamadas de imãs naturais.

Os imãs naturais foram pouco usados no começo de sua descoberta, até que se descobriu que um imã montado com liberdade de movimento giraria de tal maneira que um de seus extremos apontasse sempre para o norte. Os pedaços de magnetita suspensos por um fio, foram chamados de pedras guias, e foram usados pelos chineses há mais de 2000 anos como bússolas primitivas para viagens nos desertos. Bússolas primitivas, feitos de imãs naturais, foram também aproveitadas pelos marinheiros nos primeiros descobrimentos marítimos.

Em 1263, Pierre de Mare Court descobriu ao colocar sobre um imã esférico natural (magnetita), em várias posições, e marcar as direções do equilíbrio da agulha, que as linhas que envolviam o imã eram da mesma forma que os meridianos que envolviam a Terra, e passavam por dois pontos situados sobre as extremidades de um diâmetro das esferas. Esses dois pontos foram denominados os pólos dos imãs.

Muitos observadores verificaram que, não importando a forma do imã, sempre haveria dois pólos, o pólo norte e o pólo sul, onde a força do imã seria mais intensa. Em 1600, William Gilbert descobriu a razão de a agulha de uma bússola orientar-se em direções definidas: a Terra é um imã permanente. E o fato de pólo norte da agulha ser atraído pelo pólo norte geográfico da Terra, quer dizer que este pólo é, na realidade, pólo sul magnético. Isso se verifica ao saber que pólos de mesmo nome de dois imãs repelem-se e de nomes opostos se atraem.

A atração e repulsão dos pólos magnéticos foram estudadas quantitativamente por John Michele, em 1750. Usando uma balança de torção, Michele mostrou que a atração e a repulsão dos pólos de dois imãs tinham igual intensidade e variavam inversamente com o quadrado da distância entre os pólos. Estes resultados foram confirmados logo após por Coulomb. Coulomb admitiu que o magnetismo está contido em cada molécula do imã, por isso, os pólos sempre são aos pares. Mesmo dividindo-se um imã em pedaços muito pequenos, sempre irão haver dois pólos.

Embora as forças elétricas e magnéticas estejam relacionadas, são de natureza complemente diferentes. As forças eletrostáticas e as forças magnéticas não interagem na ausência de movimento. Porém, se um dos campos de força estiver em movimento, surge um fenômeno que prova a interação entre as forças. Como o elétron é a menor partícula da matéria, foi desenvolvida uma teoria que estabelece a relação entre eletricidade e o magnetismo, trata-se da teoria eletrônica do magnetismo.

O elétron possui uma carga negativa, carga esta que produz um campo eletrostático, representado por linhas perpendiculares, vindas de todas as direções. O elétron possui movimentos orbitais e rotacionais (SPINS) que dão origem a um campo magnético, este campo é formado por linhas circulares concêntricas em torno do elétron. A combinação dos dois campos é chamado de campo eletromagnético.

4.3. Ímãs

São substâncias que possuem a maior parte ou todos os seus domínios magnéticos orientados em um único sentido, e tem ao seu redor um campo magnético, onde exercem ações magnéticas, como por exemplo a magnetita, que é um ímã natural.

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UFSM – Colégio Técnico Industrial Eletrotécnica 2005

Todo ímã possui duas regiões denominadas pólos (são os extremos de cada ímã onde este exerce de forma mais intensa ações magnéticas), o Pólo Norte e o Pólo Sul. Estes nomes foram dados em conseqüência de quando um ímã é suspenso, “sem atrito algum”, ele se orienta de acordo com os pólos geográficos da Terra.

A existência do campo magnético é facilmente percebida com o auxílio de uma bússola, colocada em vários pontos ao redor de um imã em forma de barra. O campo magnético é representado por linhas traçadas tangentes ao redor do campo magnético.

4.3.1. Campo Magnético de um Ímã

O campo magnético é a região do espaço em torno de um material magnético onde se observam seus efeitos magnéticos; isto é, a sua atração e repulsão com outros corpos. O campo magnético é invisível.

Para a facilidade do estudo adotou-se o conceito de linhas de indução ou linhas de força magnéticas. Tais linhas são coincidentes com as linhas formadas pela orientação da limalha de ferro quando espargidas sobre um pedaço de vidro que se encontra sobre um ímã em forma de barra.

Conforme a distribuição do campo magnético no espaço, obtêm-se um espectro característico com o formato de cada ímã. De qualquer forma convencionou-se que o sentido das linhas de indução é tal que elas saem do pólo norte e entram no pólo sul fora do ímã, e saem do pólo sul e entram no pólo norte dentro do ímã.

Quebrando-se um ímã em forma de barra, em duas partes, não obteremos dois

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UFSM – Colégio Técnico Industrial Eletrotécnica 2005 ímãs, um com somente um pólo sul e o outro somente com o pólo norte mas sim dois ímãs menores com ambos os pólos. Se continuarmos dividindo o mesmo ímã, obteremos sempre o mesmo resultado. Isto se deve ao fato de que as propriedades magnéticas são intrínsecas às moléculas que constituem o material.

4.3.3. Interação Magnética entre Dois Ímãs

Através da limalha de ferro pode-se observar o comportamento das linhas de campo quando interagimos pólos de mesmo nome e pólos de nomes contrários.

Naturais: O único ímã natural é a magnetita. Sua utilidade é, no entanto, apenas histórica, pois é rara, fraca e de difícil industrialização. A magnetita não passa de dióxido de ferro (Fe3O4).

Artificiais: É todo e qualquer objeto que tenha adquirido propriedades magnéticas através de processos de imantação que serão vistos posteriormente.