Ímãs são objetos que provocam um campo magnético à sua volta.
O nome magnetismo vem da “Magnésia”, pequena região da Ásia Menor onde foi encontrado em abundância um mineral naturalmente magnético chamado magnetita. Uma pedra desse material é o que chamamos de ímã natural.
Se pendurarmos um imã natural com um fio, ele ficará sempre alinhado à posição geográfica norte-sul. A extremidade que aponta para o norte geográfico é chamada de polo norte do ímã. A outra, que aponta para o sul geográfico, é chamada de polo sul do ímã. Esses polos são as partes dos ímãs onde os efeitos magnéticos se apresentam mais intensos.
Quando dois ímãs são colocados próximos, o polo Norte de um repele o polo Norte do outro; no entanto, o polo Norte de um atrai o polo sul do outro. Podemos então dizer que polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem.
Além disso, cada pedaço de um imã partido se transforma em um novo ímã, cada um deles com um polo Norte e um polo sul. Ou seja, é impossível separar os dois polos de um ímã, não existe um único polo magnético sul ou norte isolado. Esse fenômeno é conhecido como inseparabilidade dos polos.
Uma explicação para esse fenômeno foi proposta por André-Marie Ampére (1775-1836). Segundo sua teoria, cada imã era composto de pequenos ímãs elementares, que resultaria no ímã completo. Atualmente, sabemos que cada um dos ímãs elementares corresponde a uma pequena porção de matéria. Esses pedaços de matéria apresentam elétrons em movimento que formam correntes elétricas internas, cada uma delas associada a um campo magnético.
Ocorre que alguns materiais apresentam uma direção predominante para o movimento de suas correntes internas, e quando temos mais movimento em uma determinada direção do que em outra isso acaba fazendo com que os demais átomos também adquiram o mesmo tipo de orientação magnética. Esses pedaços da matéria com a mesma orientação magnética são chamados domínios magnéticos e constituem um ímã.
Campo magnético de um ímã
Um ímã é capaz de originar um campo magnético. Um corpo de prova que apresente propriedades magnéticas colocado em um ponto de uma região desse campo fica sujeito à força magnética.
Para visualizar esse campo, costuma-se colocar limalhas de ferro sobre o ímã em forma de barra.
Desse modo, podemos visualizar as linhas de campo magnético gerado pelo ímã.
Representamos o campo magnético em cada ponto pelo vetor campo magnético (B). Se colocarmos uma agulha magnética no campo, o polo norte da agulha nos indicará a o sentido do vetor campo magnético B.
Portanto, o vetor campo magnético possui as seguintes características:
- Sua direção é sempre tangente a cada linha de campo em qualquer ponto do campo magnético;
- Seu sentido é o mesmo da respectiva linha de campo;
- Sua intensidade é proporcional à densidade das linhas de campo.
Internamente ao ímã, as linhas de campo começam no polo sul e vão até o polo norte.
Externamente ao ímã, as linhas de campo começam no polo norte e vão até o polo sul.
Desse modo, as linhas de campo magnético são fechadas.
A bússola pode ser um exemplo de agulha magnética que é usada. A ponta magnetizada da agulha existente na bússola, que aponta sempre para o polo norte magnético da Terra quando não existem interferências externas.
Se colocarmos um ímã próximo a uma bússola, sua agulha sempre tende a orientar-se paralelamente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o polo norte da bússola apontando no sentido do campo.
Observe, abaixo, que várias agulhas têm o seu polo norte apontado para o sentido do vetor campo magnético.
Magnetismo terrestre
Nosso planeta é um imenso ímã. Sob a influência do campo magnético terrestre, a agulha aponta para o polo norte geográfico, que na realidade é um polo sul magnético.
Classificação das substâncias magnéticas
Na natureza, as substâncias são:
Ferromagnéticas
O ferro, o níquel, o cobalto e alguns compostos e algumas ligas que contêm esses elementos são ferromagnéticos. Eles possuem domínios magnéticos, “pequenos ímãs”, que, sob influência de um campo magnético externo, tendem a se alinhar com este, fazendo com que a substancia também se torne um ímã.
Ou seja, basta a pequena ajuda de um campo externo para que o alinhamento dos domínios magnéticos ocorra, e assim temos a matéria-prima para os ímãs permanentes ou naturais.
Paramagnéticas
São as substâncias que se imantam fracamente sob influência de um campo magnético externo, resultando uma força de atração muito pequena.
Exemplos de substância paramagnética: o alumínio, o cromo, a platina, o manganês, o estanho e o ar. Esses materiais necessitam de um campo magnético intenso para terem seus domínios alinhados e possuem intensidade de interação muito pequena.
Diamagnéticas
São as substâncias que interagem com o campo magnético, resultando numa fraca repulsão. Exemplos: a prata, o ouro, o mercúrio, o chumbo, o zinco, o antimónio, o bismuto e a água.
Desmagnetização de um material
Um material imantado pode ser desmagnetizado desde que seus domínios fiquem desalinhados. Nas substâncias ferromáticas, isso é atingido pela temperatura Curie; nos materiais paramagnéticos, basta diminuir a ação do campo magnético externo e também com pequenas pancadas em um material magnetizado.
Ponto Curie
Consideremos um prego atraído por um ímã e submetido ao calor de uma chama. Acima de determinada temperatura, a agitação térmica se torna tão intensa que impede a orientação dos domínios magnéticos. Nessas condições, o prego deixa de ser atraído pelo ímã.
A temperatura a partir da qual a magnetização se desfaz é denominada temperatura Curie, cujo valor é específico para cada substância (aproximadamente 770°C para o ferro).
Magnetismo remanescente
Afastando-se o ímã de um corpo que foi atraído por ele, ainda restara nesse corpo um resquício de magnetização, chamado de magnetismo remanescente. A intensidade do magnetismo remanescente depende da substância, do tempo de exposição ao campo externo e da temperatura durante o experimento.
