Magnetismo Apontamentos 1 Campo magnético 1.1 Ímanes naturais e artificiais Desde há milhares de anos que são conhecidas substâncias que atraem pedaços de ferro. Essas substâncias são constituídas por óxidos de ferro (Fe3O4). Foi em Magnésia (na Ásia) que, pela primeira vez, foram observadas as propriedades dessas substâncias, daí que se tenha dado o nome de magnetite a esses óxidos de ferro. As suas propriedades de atraírem o ferro ficaram, por isso, também conhecidas por propriedades magnéticas. O magnetismo não é mais do que a propriedade que determinadas substâncias possuem (como, por exemplo, a magnetite ou íman natural) de atraírem materiais como: Ferro macio, o aço, o ferro fundido, o níquel, o cobalto, o crómio, etc. Dada a importância do magnetismo no funcionamento de grande variedade de aparelhagem e maquinaria eléctrica, na prática usa-se mais frequentemente o íman artificial, com vantagens sobre o natural. O íman artificial não é mais do que um corpo em ferro ou aço que adquire propriedades magnéticas (permanentes ou não) quando submetidas à acção de uma corrente eléctrica intensa. O íman artificial pode assim adquirir diferentes intensidades de magnetização, consoante as necessidades dos equipamentos e aparelhagens. A todas estas substâncias magnetizáveis (temporariamente ou permanentes) dá-se o nome de substâncias ferromagnéticas. 1.2 Formas dadas aos ímanes Os ímanes que utilizamos nas nossas experiências laboratoriais apresentam-se, normalmente, com as seguintes formas: Forma paralelepipédica Forma de U Forma de agulha 1.3 Pólos magnéticos do íman Já todos experimentámos colocar uma agulha magnética sobre um apoio, e deixá-la girar sobre livremente. Verificámos que ela iria apontar uma das extremidades para o Norte terrestre e a outra, para o sul. Como se sabe, a Terra comporta-se como um íman gigante, tendo no Norte um pólo magnético e no Sul outro pólo magnético. O facto de a agulha se orientar para os pólos magnéticos da Terra quer dizer que tem também os seus próprios pólos magnéticos. Convencionou-se então dar o nome de pólo Norte magnético N à extremidade da agulha que se orienta para Norte terrestre e dar o nome de pólo Sul magnético S à outra extremidade que se orienta para Sul terrestre. Verifica-se, no entanto, que a agulha não se orienta rigorosamente na direcção Norte-Sul geográfica, mas sim numa direcção cerca de 10 graus a Oeste, a qual tem o nome de direcção Norte-Sul magnética. Na figura representa-se, simbolicamente, o íman com os seus pólos magnéticos, sendo por norma o pólo N representando graficamente a negro ou a cinzento. Representação dos pólos magnéticos de um íman. 1.4 Propriedades dos ímanes Os ímanes exercem entre si ou sobre substâncias ferromagnéticas um conjunto de acções que constituem as suas propriedades magnéticas. Vejamos algumas delas. 1.4.1 Atracção e repulsão entre ímanes Aproximando o pólo S de um íman paralelepipédico do pólo N de um íman em agulha. Verificamos que o pólo N da agulha, roda, aproximando-se do pólo S do íman paralelepipédico, ficando como que “coladas” essas extremidades. Leis de atracção e repulsão magnéticas: pólos de nome contrário atraem-se e pólos do mesmo nome repelem-se. Aproximando agora o pólo N do íman paralelepipédico do pólo N da agulha. Verifica-se que estas duas extremidades se repelem. Estas duas experiencias, que são facilmente realizáveis, servem para demonstrar as leis da atracção e repulsão magnéticas, isto é: ¾ Leis de atracção e repulsão magnéticas: ¾ Pólos de nome contrário atraem-se ¾ Pólos com o mesmo nome repelem-se. Se afastarmos da agulha o íman paralelepipédico, então a agulha regressará à sua orientação normal, que é a de Norte-Sul magnética terrestre. 1.4.2 Indivisibilidade dos pólos magnéticos Se partirmos um íman em duas partes, cada uma das partes continuará com dois pólos magnéticos, isto é, os pólos magnéticos não desaparecem, vão-se mantendo em cada íman, por mais que se divida o íman original em partes. Na figura, sugere-se a forma como os pólos magnéticos se mantêm, depois de se ter partido um íman original em partes. Se aproximarmos cada uma das partes de uma agulha magnética, verificarmos que cada uma delas continua a comportar-se como um íman. a) b) a) Íman original – b) Íman partido (cada parte fica com dois pólos magnéticos). 1.4.3 Os pólos magnéticos e a zona neutra Os ímanes são caracterizados por manifestarem as suas propriedades quase exclusivamente nas extremidades polares. Com efeito, a zona central do íman não apresenta quaisquer propriedades visíveis exteriormente. Esta zona tem, o nome de zona neutra. O íman tem uma zona neutra (sem propriedades magnéticas) Quer dizer que, se aproximarmos uma agulha magnética da zona neutra de um íman, agulha não sofre qualquer desvio. 1.4.4 Magnetização de substâncias ferromagnéticas. Aproximando um pedaço de ferro (ou um prego) do pólo N de um íman, verifica-se que o ferro é atraído, ficando “colado”. Aproximemos agora o mesmo pedaço de ferro do outro pólo S do íman. Verifica-se que o ferro é novamente atraído, ficando “colado” também. O Ferro é atraído pelos pólos da íman. Que conclusão podemos tirar destas duas experiências? Bom, só podemos tirar as seguintes conclusões: 1. O ferro foi magnetizado pelo íman, ficando também com dois pólos magnéticos. 2. Na primeira experiência, ficou com um pólo S junto ao pólo N do íman; na segunda experiência, ficou com um pólo N junto do S, pois pólos de nome contrário atraem-se, o que verificámos anteriormente. 3. O ferro é sempre magnetizável, independentemente de extremidade do íman que aproximarmos dele. 1.5 Campo magnético de um íman. Espectro magnético Verificou-se já que o íman atrai a agulha magnética. Se aproximarmos lentamente a agulha do íman, em várias posições em torno deste, verificamos que a agulha toma várias direcções, isto é, acção do íman não é igual em todas as posições à sua volta. Pode-se comprovar isto, fazendo a seguinte experiencia: coloca-se uma placa de vidro sobre um íman paralelepipédico e polvilhamos a placa com limalhas de ferro, tal como sugere a figura. a) Polvilha-se o vidro com limalhas de ferro b) Espectro magnético do íman recto c) Propriedades das linhas de força Verifica-se então que a limalha de ferro vai ficar magnetizada, ficando orientada segundo linhas bem definidas, tal como se representa em b) e em c). A estas linhas, sobre as quais se orientam as partículas, dá-se o nome de Linhas de força do campo magnético. Ao conjunto das linhas de força do campo magnético de um íman chama-se espectro magnético. Cada limalha de ferro comporta-se como se fosse um pequeno íman (com dois pólos), atraindo-se estas umas às outras. As linhas de força do campo magnético são caracterizadas por um conjunto de propriedades, nomeadamente: ¾ São fechadas; ¾ Saem do pólo N e entram no pólo S do íman, fechando-se no seu interior; ¾ Saem e entram perpendicularmente aos pólos magnéticos; ¾ Não se cruzam, isto é, em cada ponto do campo magnético só passa uma linha de força.
