Campo magnético.

Orientações aos alunos:
* Leiam com atenção e observem os exemplos.
* Assistam às aulas pelo CMSP, TV, vídeo aulas e pesquisem em livros didáticos ou pela internet
* Copiem os textos e os exercícios no caderno.
* Identifiquem as atividades com nome, série, turma e n° de chamada ( se possível )
* Enviem as atividades para o E-mail: josecorreia@prof.educacao.sp.gov.br
* Data de entrega: até 01/07.

Campo magnético.

O nome magnetismo vem de Magnésia, região da Ásia Menor onde foi encontrado em grande quantidade um mineral naturalmente magnético: a magnetita, pedra cinzenta, escura e brilhante.

O que lhe confere sua propriedade magnética é o fato de constituir-se de um óxido de ferro (Fe₃O₄).

Uma pedra de magnetita é o que chamamos de ímã natural.

A magnetita (ímã natural) era chamada de “pedra amante” pelos chineses da Antiguidade. Essa expressão deu origem à palavra aimant, em francês, de onde veio o nosso ímã.

Tipos de imãs:

Há dois tipos de ímãs: o ímã natural, que é encontrado na natureza; e o ímã artificial, que é aquele que resulta de fabricação feita mediante a utilização de materiais que possuem propriedades magnéticas. Esse processo é chamado de imantação.

O ímã natural mais comum é a magnetita, pedra vulcânica em que consta óxido de ferro na sua constituição.

Os ímãs artificiais mais utilizados são aqueles constituídos de bário, carbonato de estrôncio e óxido de ferro. O ímã de neodímio é o ímã mais poderoso que existe no mundo.

O ímã artificial, por sua vez, pode ser:

• Permanente: consegue manter seu magnetismo mediante uso de materiais ferromagnéticos. Seu magnetismo pode ser perdido apenas de forma temporária em decorrência de forte temperatura ou descarga elétrica.
• Temporal: o magnetismo adquirido através de materiais paramagnéticos é provisório.
• Eletroímã: é um aparelho capaz de gerar magnetismo mediante a presença, geralmente, de ferro.

Os imãs artificiais mais comuns , sâo:

- neodímio (neodímio-boro), que são os mais poderosos;

- ferrite (cerâmico);

- alnico ( liga metálica formada por alumínio, níquel e cromo )

- samário-cobalto, etc.

Assim como a eletricidade, o magnetismo foi enunciado pela primeira vez no século VI a.C. por Tales de Mileto. Para Tales, a magnetita podia comunicar sua vida ao ferro, já que esta, como o âmbar (leia o post sobre o átomo), possuía uma alma. Após isso, só tivemos grandes mudanças com Pierre de Maricourt que fez experiências para estudar o magnetismo em 1269.

Com estas experiências ele descobriu que:

1) aproximando dois imãs pelos seus pólos de mesmo nome, eles se repelem.

2) aproximando dois imãs pelos seus pólos opostos, eles se atraem.

3) um imã partido mantém a polaridade do imã que o originou.

4) da divisão de um imã surge outros dois, ou mais imãs, por menor que eles sejam.

Polos magnéticos:

São as regiões onde se intensificam as ações magnéticas. Um ímã é composto por dois polos magnéticos, norte e sul, normalmente localizados em suas extremidades, exceto quando estas não existirem, como em um ímã em forma de disco, por exemplo. Por esta razão são chamados dipolos magnéticos.

Para que sejam determinados estes polos, se deve suspender o ímã pelo centro de massa e ele se alinhará aproximadamente ao polo norte e sul geográfico recebendo nomenclatura equivalente. Desta forma, o polo norte magnético deve apontar para o polo norte geográfico e o polo sul magnético para o polo sul geográfico.

Ao manusear dois ímãs percebemos claramente que existem duas formas de colocá-los para que estes sejam repelidos e duas formas para que sejam atraídos. Isto se deve ao fato de que polos com mesmo nome se repelem, mas polos com nomes diferentes se atraem, ou seja:

Esta propriedade nos leva a concluir que os polos norte e sul geográficos não coincidem com os polos norte e sul magnéticos. Na verdade eles se encontram em pontos praticamente opostos, como mostra a figura abaixo:

A inclinação dos eixos magnéticos em relação aos eixos geográficos é de aproximadamente 191°,  fazendo com os seus polos sejam praticamente invertidos em relação aos polos geográficos.

Interação entre polos

Dois polos se atraem ou se repelem, dependendo de suas características, à razão inversa do quadrado da distância  entre eles. Ou seja, se uma força de interação F é estabelecida a uma distância d, ao dobrarmos esta distância a força observada será igual a uma quarta parte da anterior F/4. E assim sucessivamente.

Inseparabilidade dos polos de um ímã

Esta propriedade diz que é impossível separar os polos magnéticos de um ímã, já que toda vez que este for dividido serão obtidos novos polos, então se diz que qualquer novo pedaço continuará sendo um dipolo magnético.

Linhas de força de um campo magnético.

Assim como nas cargas elétricas, os imãs também possuem um campo magnético em seu redor, sendo representado por linhas de força do campo magnético.
Observações:
- as linhas de força não se cruzam;
- quanto mais próximas estiverem as linhas de força, umas das outras, mais intenso é o campo magnético naquela região;
- as linhas de campo saem do polo positivo e vão para o polo negativo do imã.

Observe as figura: 

Campo magnético formado por corrente elétrica.

Inicialmente, a eletricidade e o magnetismo foram estudados de forma separada,  Inicialmente, a eletricidade e o magnetismo foram estudados de forma separada, pois filósofos gregos pensavam que esses dois ramos da física não tinham relação. Porém, após os experimentos de Cristian Oersted foi possível verificar que eletricidade e magnetismo tinham sim uma relação. Em seus experimentos, Oersted pôde comprovar que um fio percorrido por uma corrente elétrica gerava a sua volta um campo magnético. Essa comprovação veio através da movimentação da agulha de uma bússola.  

Oersted colocou uma bussola próximo a um condutor percorrido por uma corrente elétrica e verificou que ela se orientava em um sentido diferente do sentido que assumia quando cessava a corrente elétrica no fio.

Após diversos estudos, verificou-se que a corrente elétrica produz um campo magnético proporcional à intensidade da corrente, isto é, quanto mais intensa for a corrente elétrica que percorre o fio, maior será o campo magnético produzido a sua volta.

Regra da mão direita:

Podemos determinar o sentido do campo magnético em torno do fio condutor através de uma simples regra conhecida como regra da mão direita. Nesta regra usamos o polegar para indicar o sentido da corrente elétrica e os demais dedos indicam o sentido do campo magnético.

Observe a figura abaixo:
 

O polegar está indicando o sentido da corrente elétrica que está atravessando o fio, enquanto os demais dedos estão dobrados envolvendo o condutor em uma região onde seria colocada a bússola. Observamos aqui que os dedos indicam o giro do polo norte da agulha da bússola.

Antes de resolver os exercícios, assistam a vídeo aula de magnetismo na plataforma Stoodi. No google, digitem stoodi, vídeo aulas gratuitas, selecionem a disciplina (Física), selecionem o conteúdo (magnetismo).

Agora responda os exercícios.

Exercícios.

1) Considere as afirmações a seguir, a respeito de ímãs. 

I. Convencionou-se que o pólo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra. 

II. Pólos magnéticos de mesmo nome se repelem e pólos magnéticos de nomes contrários se atraem. 

III. Quando se quebra, ao meio, um ímã em forma de barra, obtém-se dois novos ímãs, cada um com apenas um pólo magnético. Está(ão) correta(s): 

a) apenas I. 

b) apenas II. 

c) apenas III. 

d) apenas I c II. 

e) apenas II e III.

2) Quando uma barra de material ferromagnético é magnetizada, são: 

a) acrescentados elétrons à barra. 

b) retirados elétrons da barra. 

c) acrescentados imãs elementares à barra. 

d) retirados imãs elementares da barra. 

e) ordenados os imãs elementares da barra.

3) Veja a imagem abaixo:

De acordo com a figura podemos afirmar que o campo elétrico é mais intenso nas regiões:

a) 1 e 2

b) 2 e 3

c) 3 e 4

d) 4 e 1

e) 1 e 3

4) As bússolas são dispositivos usados ao longo dos séculos para facilitar a navegação. Assinale a alternativa correta em relação às bússolas.

a) As bússolas são pequenos ímãs que se orientam de acordo com o campo elétrico da Terra.

b) As bússolas são capazes de apontar na direção exata do Norte geográfico.

c) As bússolas são úteis em qualquer região do planeta Terra.

d) As bússolas são agulhas magnetizadas que se alinham de acordo com o campo magnético da Terra.

e) As bússolas são agulhas de um material paramagnético.

5) Um imã natural é composto por óxidos metálicos (Fe3O4), que é chamado de:

a) ferrite

b) alnico

c) magnetita

d) neodímio

e) samário-cobalto