Ímã

Definição

Um ímã pode ser definido como um material simples que possui um campo magnético.

Ímã, qualquer material capaz de atrair ferro e produzir um campo magnético fora de si.

No final do século XIX, todos os elementos conhecidos e muitos compostos haviam sido testados quanto ao magnetismo, e todos tinham propriedades magnéticas. O mais comum era a propriedade do diamagnetismo, o nome dado aos materiais que exibiam uma repulsa fraca pelos dois pólos de um ímã. Alguns materiais, como o cromo, mostraram paramagnetismo, sendo capazes de magnetização induzida fraca quando aproximados de um ímã.

Essa magnetização desaparece quando o ímã é removido. Apenas três elementos, ferro, níquel e cobalto, mostraram a propriedade do ferromagnetismo (isto é, a capacidade de permanecer permanentemente magnetizado).

O que é

Ímãs são objetos que possuem os pólos norte e sul nas extremidades opostas. Um ímã contém elétrons que têm órbitas e rotações irregulares. Esses átomos magnéticos estão alinhados em boas linhas retas dentro de cada domínio.

E esses domínios também estão alinhados, todos na mesma direção. E somente com TODAS essas condições satisfeitas esse pedaço de metal se torna um ímã.

Uma das primeiras coisas que notamos sobre os ímãs foi que pólos opostos aproximados atraem e pólos repelem.

Ímãs produzem forças, mas por um longo tempo foi um mistério por que isso aconteceu.

O que faz com que se comporte dessa maneira?

Acontece que os campos elétricos são o que é produzido quando as cargas são travadas no lugar, como se não se movessem. E os campos magnéticos são o que obtemos quando as cargas começam a se mover.

Portanto, se você conectar uma bateria e uma lâmpada em um circuito, descobrirá que os elétrons que se movem pelo circuito produzem não um campo elétrico, mas um campo magnético.

História

Os gregos usaram o termo ímã em seiscentos a.C para a misteriosa pedra que parecia atrair ferro e outros materiais.

Hoje, é encontrada uma variedade de ímãs de todas as formas e tamanhos, feitos de materiais que variam de cerâmica (ferritão de estrôncio), alnico, terra rara e material flexível e semelhante a borracha.

Tipos de Ímãs

Existem três tipos principais de ímãs:

Ímãs permanentes
Ímãs temporários
Eletroímãs

Ímãs permanentes: São permanente no sentido de que, uma vez que são magnetizados, retêm um nível de magnetismo

Ímãs temporários: São aqueles que agem como um ímã permanente quando estão dentro de um forte campo magnético, mas perdem o seu magnetismo quando o campo magnético desaparece.

Eletroímãs:  É uma bobina com fio enrolado de forma helicoidal, ou seja, em torno de um núcleo de ferro, que age como um ímã permanente quando a corrente está fluindo no fio. A força e a polaridade do campo magnético criado pelo eletroímã são ajustáveis alterando a amplitude da corrente que flui através do fio e alterando a direção do fluxo de corrente.

Mesmo as partículas individuais, como os elétrons giratórios, têm campos magnéticos ao redor deles, para que possamos chamar “ímãs” de elétrons também. Os ímãs permanentes, de fato, são os materiais em que os elétrons giram principalmente na mesma direção.

A maioria dos elétrons na maioria dos materiais são emparelhados com outros elétrons girando na direção oposta, mas alguns materiais como o ferro possuem muitos elétrons não emparelhados. Estes podem dar origem ao magnetismo líquido quando interagem uns com os outros, de modo que eles tenham menor energia ao girar na mesma direção.

Alguns materiais têm elétrons não emparelhados que interagem com os outros, de modo que eles giram em média em direções opostas – estes fazem ímãs ruim (nós os chamamos de “antiferromagnetos”).

Você pode pensar em dois requisitos para fazer um ímã permanente padrão. Primeiro, os roteamentos de elétrons têm que ter as interações corretas para torná-los alinhados juntos.

Isso significa que a energia deve ser reduzida quando se alinham. Mesmo assim, eles não irão se alinhar a menos que estejam suficientemente frios, assim como as moléculas de água não se alinharão para fazer gelo a menos que estejam suficientemente frias.

Agora, uma vez que muitos domínios de rotações alinhadas são formados, algo tem que fazer os próprios domínios se alinharem. Caso contrário, o pedaço de material magnético é como uma coleção de pequenos ímãs que apontam direções diferentes, para que seus campos cancelem.

A aplicação de um grande campo de outro ímã pode alinhar as direções magnéticas do domínio.

No tipo de materiais utilizados para ímãs permanentes, essas direções de domínio ficam presas.

Os ímãs que precisam de eletricidade para fluir são chamados de eletroímãs. Um campo magnético pode mudar quando a corrente nos fios muda.

Os ímãs têm muitas aplicações. Uma bússola é um dispositivo magnético que usou para orientar as pessoas sobre as direções. Na verdade, a bússola era provavelmente o primeiro dispositivo magnético importante descoberto.

Esta descoberta ajudou Mariners que muitas vezes tinham problemas de navegação quando as nuvens cobriam o sol ou as estrelas.

Os ímãs também são usados em casas para organizar utensílios de cozinha e como planejar placas magnéticas para exibir gráficos.

Os ímãs desempenham um papel no levantamento, recuperação e assim por diante.

Além das aplicações supracitadas, os ímãs possuem, inclusive, aplicação na medicina. A máquina de ressonância magnética utiliza um ímã gigante para realizar o exame.

Como funcionam os ímãs?

Os ímãs têm campos magnéticos que atraem itens que contêm ferro.

Por exemplo, algumas das substâncias atraídas pelos ímãs incluem ferro, níquel e aço.

Os ímãs são usados para uma variedade de finalidades, desde a conexão de itens às portas de geladeira e a criação de bússolas, passando por montanhas-russas rápidas e convertendo energia mecânica em energia elétrica.

Eles ainda são usados em alguns brinquedos.

Entender como os ímãs funcionam significa descobrir a dinâmica de um campo magnético. Considere o espaço que envolve um ímã. Este espaço é ocupado por uma força magnética e é chamado de campo magnético. Se um ímã for colocado dentro desse campo, ele será acionado por forças magnéticas.

Um campo magnético é criado como resultado de cargas em movimento.

Um bom exemplo disso é a corrente elétrica que flui através de um fio. Quando isso ocorre, partículas subatômicas carregadas negativamente, chamadas elétrons, se movem através do fio. À medida que essas cargas se movem, um campo magnético se forma ao redor do fio. Da mesma forma, o campo magnético de um ímã é criado pelo movimento dos elétrons.

O campo magnético de um ímã atrai ou repele certos metais, bem como outros ímãs. Um ímã tem duas extremidades chamadas de pólos.

Um pólo é chamado norte e o outro é chamado sul. Para atrair ímãs um para o outro, você deve colocar extremidades opostas de dois ímãs próximos um do outro.

Colocar extremidades iguais de dois ímãs próximos um do outro faz com que ocorra o contrário; os dois ímãs se repelem.

Curiosamente, a Terra possui um campo magnético natural no centro. Se você der uma olhada em uma bússola, notará que um lado está marcado como “N” e está voltado para o pólo magnético do norte da Terra. Como tal, essa parte da bússola é chamada de pólo de busca ao norte. No entanto, o pólo magnético norte da Terra não deve ser confundido com seu pólo norte. O Pólo Norte está localizado a centenas de quilômetros do pólo norte.

Embora a maioria das pessoas esteja familiarizada com ímãs simples de geladeira, existem muitos outros tipos de ímãs.

Eles são classificados como permanentes, temporários e eletromagnéticos.

Os ímãs permanentes mantêm suas propriedades magnéticas por um longo período de tempo, enquanto os ímãs temporários perdem seu magnetismo mais rapidamente. Um eletroímã, por outro lado, é aquele criado usando eletricidade. Sua força pode ser alterada com base na corrente elétrica que é permitida a sua movimentação.

O que é magnetismo?

O termo magnetismo descreve a força de repulsão e atração entre diferentes substâncias, como ferro e outros metais.

No magnetismo, o movimento das partículas carregadas é responsável pela atração ou repulsão entre as substâncias. Objetos atraídos um pelo outro ilustram os princípios magnéticos do ferromagnetismo e paramagnetismo, enquanto o diamagnetismo descreve a repulsão dos campos magnéticos.

Um objeto comumente associado ao magnetismo é chamado de ímã, que produz um campo magnético estático. Alguns dos tipos mais comuns de ímãs, como a variedade de refrigeradores, são considerados permanentes devido à sua capacidade de criar seu próprio campo magnético.

Os ímãs têm dois pólos: um norte (N) e um sul (S). Os pólos atraem ou repelem objetos usando uma força magnética.

Quando dois ímãs com pólos opostos estão próximos, a força magnética os atrai um para o outro. O oposto é verdadeiro quando os pólos opostos estão próximos. Os ímãs também podem atrair vários objetos magnetizados.

O comportamento dos objetos magnetizados em relação ao ímã é determinado pelo material do objeto.

Materiais como ferro, níquel e cobalto são fortemente atraídos por ímãs devido às suas propriedades ferromagnéticas. Substâncias como platina, alumínio e oxigênio são consideradas paramagnéticas e são fracamente atraídas por um ímã. Os materiais diamagnéticos, incluindo cobre, água e plástico, são fracamente repelidos por ímãs.

Objetos ferromagnéticos têm a força magnética mais forte dentre os três tipos magnéticos. Os ímãs de geladeira são um bom exemplo de um objeto ferromagnético magnetizado por um campo magnético externo.

Após a remoção do campo, o ímã permanece magnetizado. Objetos que permanecem magnetizados são chamados de ímãs permanentes.

Ao contrário do ferromagnetismo, o paramagnetismo ocorre apenas quando um campo magnético externo é aplicado a um objeto.

Objetos paramagnéticos tendem a ter um invólucro interno incompleto de elétrons que faz com que os elétrons não pareados girem e orbitem de uma maneira específica.

Para explicar com mais detalhes: as conchas de elétrons descrevem o conceito de um campo ao redor do núcleo de um átomo. Cada shell ou órbita pode conter apenas uma quantidade específica de elétrons.

Essas camadas incompletas de elétrons tendem a alinhar e fortalecer aleatoriamente um campo aplicado, razão pela qual o paramagnetismo só pode ocorrer quando um campo magnético está presente.

Outra diferença entre os dois é que um objeto paramagnético não retém nenhuma magnetização quando a entidade de magnetização externa é removida.

A razão é que os objetos paramagnéticos são centenas de milhares de vezes mais fracos que o material ferromagnético.

Por outro lado, objetos diamagnéticos são repelidos pelos polos norte e sul de um ímã.

Os materiais diamagnéticos criam um campo magnético oposto ao campo magnético externo aplicado, causando um efeito repulsivo.

Fonte: www.bbc.co.uk/www.timeforkids.com/www.wisegeek.org/study.com/www.britannica.com/www.thefactsite.com/learning-center.homesciencetools.com/wonders.physics.wisc.edu