Experiências de Magnetismo

  • Magnetismo
Atrai ou não 1

Objetivo

Mostrar o resultado da interação entre o campo magnético de um ímã com o campo magnético de outro ímã.

Contexto

Determinados materiais apresentam propriedades magnéticas. Por propriedade magnética se entende a capacidade que um objeto tem de atrair outros objetos. Na interação entre dois objetos feitos de materiais magnéticos há também a possibilidade de repulsão entre eles. Os materiais que naturalmente apresentam propriedades magnéticas são chamados de ímãs. Convém notar que esses fenômenos de atração e repulsão podem também ser observados em materiais não magnéticos. Por exemplo, entre dois objetos carregados elétricamente. Porém, mesmo que carregados elétricamente, materiais não magnéticos não interagem com materiais magnéticos.
Em geral, propriedades elétricas ou magnéticas estão associadas a classes de materiais diferentes.
Uma outra forma de distinguir o tipo de fenômeno é conhecendo-se um dos materiais envolvidos. Sabemos que um ímã natural possui propriedades magnéticas: então todos os materiais que ele atrair ou repelir também terão propriedades magnéticas.
As propriedades básicas observadas em materiais magnéticos são explicadas pela existência de dois polos diferentes no material. A esses polos se dão os nomes de polo norte e sul. Polos de mesmo tipo se repelem e polos de tipos opostos se atraem. A esta configuração de dois polos dá-se o nome de "dipolo magnético". O dipolo magnético é a grandeza que determina quão forte é o ímã e sua orientação espacial pode ser represenada por uma flecha que aponta do polo sul para o polo norte.
As propriendades magnéticas dos materiais tem sua origem nos átomos, pois quase todos os átomos são dipolos magnéticos naturais e podem ser considerados como pequenos ímãs, com polos norte e sul. Isto é algo que decorre de uma somatória de dipolos magnéticos naturais dos elementos básicos da matéria (o "spin") com o movimento orbital dos elétrons ao redor do núcleo (pois este movimento cria um dipolo magnético próprio).
Para cada material, a interação entre seus átomos constituíntes determina como os dipolos magnéticos dos átomos estarão alinhados. Sabe-se que dois dipolos próximos e de igual intensidade anulam seus efeitos se estiverem alinhados anti-paralelamente; somam seus efeitos se estiverem alinhados paralelamente.

Assim, teremos os seguintes casos:
Se os dipolos, sob qualquer condição, permanecerem desalinhados, apontando em direções aleatórias, há um cancelamento geral dos efeitos dos dipolos e o material não apresenta nenhuma propriedade magnética macroscopicamente observável (material não-magnético).
No caso dos dipolos estarem todos alinhados, temos um material chamado ferromagnético permanente (ímã natural).
Se os dipolos somente se alinharem na presença de um outro ímã, temos três casos:
material ferromagnético: o ímã externo, ao atrair um dos polos de cada um dos átomos do material ferromagnético, termina por alinhar todos os dipolos magnéticos deste. Com todos os seus dipolos magnéticos alinhados, o ferromagnético, para todos os efeitos comporta-se como um ímã natural. O resultado final é que o material ferromagnético é atraído pelo ímã natural. O ferro, o níquel e o cobalto são alguns exemplos de materiais ferromagnéticos.
material paramagnético: o alinhamento é similar ao caso ferromagnético, porém de intensidade aproximadamente 1000 vezes menor. Por isso também não é de fácil observação. O resultado final é que o material paramagnético é muito fracamente atraído pelo ímã natural. O vidro, o alumínio e a platina são alguns exemplos de materiais paramagnéticos.
material diamagnético: além de causas diferentes, macroscopicamente é o caso oposto do paramagnético. O resultado final é que o material diamagnético é muito fracamente repelido pelo ímã natural. No fundo, todo material é diamagnético; só que na maioria dos casos o ferromagnetismo (permanente ou não) ou o paramagnetismo são mais fortes que o diamagnetismo. A água, a prata, o ouro, o chumbo e o quartzo são alguns exemplos de materiais diamagnéticos.
Convém ressaltar que o alinhamento nunca é total, nem em número de dipolos e nem na direção de cada um deles; trata-se de médias.
De acordo com um dos primeiros pesquisadores do magnetismo, Michael Faraday, o campo magnético é a região do espaço na qual se realiza a interação magnética entre dois objetos que apresentam propriedades magnéticas. E as linhas de campo são as linhas imaginárias que mapeiam o sentido deste campo em torno dos objetos. Ou seja, elas indicam a direção da atração ou repulsão magnética num ponto do espaço sob a influência de objetos magnetizados. As linhas de campo apontam do polo norte para o polo sul.


A atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados é intermediado pela ação do campo magnético. Por outro lado, pode não haver atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados, mesmo havendo entre eles campo magnético. Isto ocorre porque o campo magnético de um ímã enfraquece conforme aumenta a distância a ele. Então, dependendo da distância que separam os ímãs, o campo magnético não é forte o suficiente para, por exemplo, vencer o atrito que existe entre cada ímã e a superfície de uma mesa sobre a qual eles estejam colocados.

Idéia do Experimento

Ao aproximarmos um ímã de outro ímã, ocorrerá uma forte interação entre os campos magnéticos de ambos os ímãs na região de aproximação.
Esta interação pode ser de dois tipos: atrativa ou repulsiva.
Se a interação for atrativa, isso que dizer que o polo norte de um ímã está próximo do polo sul do outro ímã. Veja a figura "Atração" no Esquema Geral de Montagem.
Já se a interação for repulsiva, isso que dizer que o polo de um ímã está voltado para o polo de mesmo tipo do outro ímã. Veja a figura "Repulsão" no Esquema Geral de Montagem.
Este é um experimento simples e pode ser realizado com um par de ímãs de qualquer formato.
A idéia é bem simples. Coloca-se um ímã sobre um mesa lisa e em seguida aproxima-se deste outro ímã. Se o segundo ímã estiver sendo segurado pela sua mão o resultado deste experimento será percebido pela reação do primeiro. Este reagirá como descrito acima: atrativamente ou repulsivamente.

Material.
  1. Ímã => Ímãs são encontrados em alto falantes, ferro velho, lojas de materiais elétricos, em alguns brinquedos, em objetos de decoração como os ímãs de geladeira, etc.

Montagem

Aproxime um ímã de outro de mesmo formato, sob diversos ângulos e distâncias e veja o resultado;
Aproxime um ímã de outro de formato diferente, sob diversos ângulos e distâncias e veja o resultado;

Esquema Geral de Montagem






Utilize outros formatos de imãs
Abraços
Dayvidson Siqueira




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