Física Magnética

Esse Blog tem como objetivo tirar duvidas de alunos sobre o assunto de campo magnético e tudo que nele se enquadra, separamos textos, fotos e vídeos para melhor entendimento e esperamos estar ajudando no aprendizado de vocês.

Resumo dos assuntos a serem tratados:

Campo Magnético

O campo magnético pode ser definido tomando como base os campos elétricos e gravitacionais, que determinam as modificações no espaço em razão da presença de cargas elétricas ou de massa. Sendo assim, o campo magnético é a região do espaço na qual um ímã manifesta sua ação. Representamos o campo magnético em um ponto no espaço por um vetor denominado vetor indução magnética ou, simplesmente, vetor campo magnético, representado por .

Imãs e Eletroimãs

Os ímãs são materiais ferromagnéticos que possuem a propriedade de atrair ou repelir outros ímãs. Além disso, é característica de materiais dessa natureza (ferromagnéticos) se imantarem fortemente na presença de um campo magnético.

Um solenoide, quando percorrido por corrente elétrica, cria um campo magnético em seu interior e exterior (figura a) apresentando assim uma configuração de campo magnético semelhante ao de um ímã em forma de barra, então dizemos que ele se constitui um eletroímã, ou seja, um ímã obtido por meio de corrente elétrica.

Eletromagnetismo e suas substâncias


O eletromagnetismo estuda a relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos. Um fenômeno conhecido do eletromagnetismo é a imantação de um ímã.

Substâncias Magnéticas

São as substâncias que permitem a orientação dos ímãs elementares, como o ferro, níquel e algumas ligas metálicas como o aço.

Substâncias não magnéticas
São as substâncias que não permitem a orientação dos ímãs elementares, como o alumínio e a madeira.

Inseparabilidade dos Pólos

Campos magnéticos cercam materiais em correntes elétricas e são detectados pela força que exercem sobre materiais magnéticos ou cargas elétricas em movimento. O campo magnético em qualquer lugar possui tanto uma direção quanto uma magnitude (ou força), por tanto é um campo vetorial.

 Os polos de um ímã são inseparáveis. Se cortamos um ímã, os polos norte e sul não ficam isolados. Na parte correspondente ao polo norte aparece um novo polo sul; e na parte inferior correspondente ao polo sul primitivo aparece um novo polo norte . 

Na natureza não existe um único polo magnético norte ou sul isolado: eles sempre existem aos pares, formando um ímã. Enfim, é impossível separar os dois pólos de um ímã ou isolando um do outro, eles sempre estão unidos em uma estrutura chamada dipolo magnético, ou seja, dois pólos magnéticos.

Veja um exemplo:

Substâncias Magnéticas e não Magnéticas e suas Classificações

Substâncias magnéticas e não-magnéticas

Se diz que um corpo apresenta propriedades magnéticas quando há uma predominância de ímãs orientados sobre os demais.

Denominam-se substâncias magnéticas aquelas que permitem a orientação dos seus ímãs elementares.
Exemplo: ferro, níquel, e algumas ligas metálicas, como o aço.

As substâncias não-magnéticas são aquelas que não permitem a orientação dos seus ímãs elementares.
Exemplo: alumínio, madeira, plástico etc.

Classificação das substâncias magnéticas

As substâncias magnéticas são imantadas quando estão sob a ação de um campo magnético, um fenômeno denominado de indução magnética. Essas substâncias podem ser classificadas por sua facilidade de imantação, dessa forma, temos as seguintes classificações:

• Substâncias ferromagnéticas

São aquelas cujos imãs elementares se orientam facilmente quando submetidos à ação de um campo magnético.
Exemplos: ferro, níquel, cobalto e algumas ligas metálicas.

• Substâncias paramagnéticas

São aquelas cujos imãs elementares não se orientam facilmente sob a ação de um campo magnético: a imantação é pouco intensa.
Exemplos: platina, plástico, madeira, óleo etc.

• Substâncias diamagnéticas
• São aquelas cujos ímãs elementares se orientam em sentido contrario ao vetor de indução magnética, sendo, portanto, repelidas pelo ímã que criou o campo magnético. 
  Exemplos: bismuto, cobre, ouro, prata, chumbo etc.                                                                                                                                                                                    
• Para entender mais do assunto veja o vídeo a seguir

Campo Magnético

Um campo magnético é uma região em volta de um ímã onde acontecem as interações magnéticas. Este ímã também pode ser representado por um vetor que é chamado de indução magnética.

O ímã pode ser representado por um vetor, que é conhecido como vetor indução magnética, é simbolizado pelo vetor B. Usa-se como unidade de campo magnético o símbolo T, que é denominado de Tesla. Desta forma no SI a unidade de B é Tesla (T). A direção do vetor indução é aquela em que a pequena agulha da bússola aponta e o sentido do vetor indução é aquele para onde o polo norte da agulha da bússola aponta.

Da mesma forma que no campo elétrico uniforme, o campo magnético uniforme é definido como o campo do vetor indução magnética B é igual em todos os pontos, ou seja, possui o sentido, a direção e o módulo iguais. Desta forma a sua representação torna-se mais fácil, pois é feita através de linhas paralelas e igualmente espaçadas. Se você observar muitos ímãs são representados por imagens em formato de U. Isso ocorre porque a parte interna desse tipo de ímã aproxima um campo magnético uniforme.

Curiosidade

Já se sabe que o vetor indução magnética é representado pelo símbolo B, para determinar o sentido de B é utilizada uma bússola. É importante lembrar que a bússola só começou a ser usada nas navegações após os estudos do magnetismo. O sentido adotado para o campo magnético é sempre do polo norte ao polo sul do ímã.

Separamos um vídeo para dar um exemplo de Campo Magnético diferente do que vemos normalmente na sala de aula, esperamos que gostem.

Imãs Permanentes e Transitórios

Os ímãs são corpos que possuem a propriedade de atrair materiais ferromagnéticos.

Os ímãs podem ser naturais ou artificiais, os ímãs naturais são encontrados na natureza através de um minério composto por óxidos de ferro chamado magnetita A magnetita é encontrada incrustada em rochas, possuindo forma cúbica, cor preta e de brilho metálico. A Magnetita é um exemplo de ímã natural.

Os ímãs naturais são considerados ímãs permanentes, ou seja, suas propriedades magnéticas são muito difíceis de serem perdidas.

Os ímãs artificiais são aqueles produzidos pelo homem através de um processo chamado imantação que ocorre em compostos químicos ferromagnéticos, no caso, o ferro, cobre, cobalto, alumínio.

O processo da imantação pode ocorrer por meio de induções magnéticas, que é um fenômeno no qual uma barra de ferro se imanta quando fica próxima de um imã, também pode ocorrer por meio de atritos, que é quando uma barra de ferro se atrita com um ímã, porém o atrito deve ser no mesmo sentido.

EXPERIMENTO : O processo da imantação pode ocorrer também por corrente elétrica, criando um eletroímã, que pode ser construído a partir de um fio eletétrico enrrolado em volta de algum objeto ferromagnético. Vamos supor que uma pessoa pegue um fio de cobre e o enrrole em um prego, em seguida coloque cada ponta do fio sobre cada extremidade de uma pilha. Assim sendo, haverá um eletroímã.

Os ímãs artificiais podem ser classificados como permanentes, temporários ou transitórios. Eles são permanentes quando demoram muito para perderem sua capacidade magnética, e são temporários ou transitórios quando perdem suas propriedades magnéticas a partir do momento em que sua imantação para.

Os tipos de ímãs não-permanentes são eletroímãs, que exigem uma corrente elétrica externa para acionar o magnetismo Como uma opção vantajosa entre todos os tipos de ímãs industriais, os ímãs permanentes são amplamente utilizados em muitas indústrias, especialmente para aplicações que requerem força magnética constante, como na separação do metal e exploração, bem como a fabricação automotiva, industrial, aeroespacial, construção e muito mais. Também são usados para amplificar o som, bem como para a construção de motores elétricos ímãs de neodímio ajudam os discos rígidos de computadores a ler e armazenar mais informações, ou eles podem causar mais vibração em alto-falantes, o que produz mais som

imãs temporários são materiais de ferro que foram imantados por um imã"de verdade".
Por exemplo: Eu deixo um prego em um imã, ele fica imantado, assim é capaz de atrair outro prego mesmo não estando mais preso ao imã.
Mas ele não será capaz de atrair esse segundo prego por muito tempo, por isso é chamado de imã temporário.

Os ímãs permanentes são divididos em diferentes tipos de ímãs com base na sua composição, tais como: 

* Boro Ferro Neodímio (NdFeB ou NIB) - Estes são realmente fortes ímãs que mesmo diâmetro de meia polegada de um ímã é capaz de levantar objetos ferromagnéticos de vários quilos. Estes são os mais caros de todos os tipos de ímãs permanentes. 

* O samário cobalto (SmCo) - Similar aos ímãs de neodímio, samário cuidados também os ímans mais fortes feitas de ímãs de terras raras. Eles também gostam do neodímio são muito difíceis de desmagnetizar. 

* Alnico - O ímãs alnico são ímãs muito fortes que são usados ​​comumente para experimentos científicos. Eles são mais caros do que os ímãs de cerâmica. 

* Cerâmica ou Ferrite - Estes são ímanes fortes que são usadas para experiências de laboratório muitos

Campos Criados por Correntes

O campo gerado pelo condutor de corrente elétrica


Antes de começarmos a falar deste campo, temos que lembrar que qualquer corrente elétrica irá dar origem a um campo magnético, no espaço em que ela está. Portanto podemos concluir que esse campo é gerado em volta de um condutor, independente de sua forma.

Experiência de Oersted

Para “provar” existia que o campo magnético, e que ele envolvia o condutor da corrente elétrica, foi realizada a seguinte experiência:

• Foi esticado um fio metálico sobre uma bussola horizontal, fazendo com que ele passe por uma corrente elétrica.

Vejamos a ilustração abaixo:

Como vimos na figura acima, a agulha magnética da bussola se mexe em volta do seu eixo, provando assim a existência do campo magnético em volta do fio.

Com isso Oersted concluiu que o sentido do campo depende do sentido da corrente. Imaginemos que essa agulha gire no sentido anti- horário, podemos dizer que ela faz com que o sentido da corrente se inverta, ou seja, gire no sentido horário.

Portanto podemos concluir que quando a corrente elétrica atravessa o fio, cria-se um espaço em volta dele, onde o campo magnético se torna capaz de “atuar” sobre a agulha magnética, onde o sentido do campo irá depender do sentido da corrente elétrica.

Solenóide

Solenóide ou bobina longa, como também pode ser chamado, é um fio condutor dobrado em forma de mola ou pode ser definido como um conjunto de espiras de mesmo eixo espaçadas uniformemente, como mostra a figura abaixo:

Aplicando uma corrente elétrica neste fio condutor ele irá gerar um campo magnético ao redor e no interior do solenóide. O campo magnético no seu interior é uniforme e as linhas do campo são paralelas ao seu eixo. O campo do solenóide é bem semelhante ao campo de um ímã em forma de barra, onde a extremidade por onde saem as linhas de campo é o pólo norte, e a extremidade por onde entram as linhas de campo é o pólo sul.

No interior de um solenóide temos um campo uniforme, cuja intesidade é dada pela seguinte fórmula:

Onde N é o número de espiras. O número de espiras por unidade de comprimento é dado pelo quociente N/L, se falarmos que n = N/L, temos que: B = m0ni.

Para sabermos o sentido do campo magnético de um solenóide utiliza-se a regra da mão direita, cujo polegar fica sobre a corrente elétrica e os dedos mostram o sentido do campo.

Para entender mais sobre Solenóide separamos esse vídeo para tirar todas suas duvidas.

ELETROÍMÃ

O que é um eletroímã?

O eletroímã é um dispositivo formado por um núcleo de ferro envolto por um solenoide (bobina). Quando uma corrente elétrica passa pelas espiras da bobina, cria-se um campo magnético, o qual faz com que os imãs elementares do núcleo de ferro se orientem, ficando assim imantado e, consequentemente, com a propriedade de atrair outros materiais ferromagnéticos.

Na figura abaixo temos um eletroímã e um imã com suas respectivas linhas de campo.

Observe que no eletroímã as linhas de campo entram em uma extremidade e saem na outra, já no imã, elas entram em um polo (polo sul) e saem no outro (polo norte) de maneira praticamente igual. Foi por esse motivo, de apresentar comportamento semelhante ao de um imã quando percorrido por uma corrente elétrica, que esse dispositivo ficou conhecido como eletroímã.

O fato de ter um núcleo (barra de ferro) no interior da bobina gera um campo magnético muito intenso e devido a essa propriedade os eletroímãs têm muitas aplicações, dentre elas, podemos destacar: nos motores, nas campainhas, nos telefones, na indústria de construção naval e no guindaste eletromagnético.
No vídeo abaixo você aprenderá a fazer um experimento com um eletroimã.

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA IMANTAÇÃO

Os imãs são materiais ferromagnéticos que possuem a propriedade de atrair ou repelir outros imãs. Além disso, uma das características de materiais dessa natureza (ferromagnéticos) é se imantarem fortemente (tornarem-se imãs) na presença de um campo magnético.


Experimentalmente, observa-se que corpos condutores perdem todas as suas propriedades ferromagnéticas quando aquecidos em determinadas temperaturas. Essa temperatura é característica de cada material e recebe o nome de ponto Curie.

O Ponto Curie é a temperatura limite para que o material mantenha-se ferromagnético. Acima dessa temperatura, um material deixa de ser ferromagnético e passa a ser paramagnético. Os materiais paramagnéticos são atraídos pelos imãs, porém, bem fracamente.