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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Eletromagnetismo MAG

Campo magnético MAG01

Imãs MAG0102

O que são imãs? MAG010201

São objetos que possuem propriedades magnéticas, isto é, capazes de produzirem campos magnéticos.

Como se manifestam as propriedades magnéticas dos imãs? MAG010202

As propriedades magnéticas dos imãs se manifestam em duas regiões tradicionalmente denominadas de pólo norte e pólo sul.

 Quais são as propriedades dos pólos de um imã? MAG010203

Os pólos do imã possuem as seguintes propriedades:
  • pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem.

  • os polos são inseparáveis, isto é, quando dividimos um imã em duas partes surgirão dois imãs com dois pólos cada um. 

  • quando um imã é colocado num campo magnético, sobre o pólo norte atua uma força na mesma direção e sentido do campo e sobre o pólo sul atua uma força na mesma direção e de sentido contrário ao do campo.

 Qual é o aspecto das linhas de indução do campo magnético de um imã? MAG010204

As linhas de indução do campo magnético de um imã são linhas fechadas que externamente ao imã estão orientadas do pólo norte para o pólo sul, como mostra a figura

Como explicar as propriedades magnéticas da matéria? MAG010205

Um átomo possui elétrons em movimento. Cada elétron gera um pequeno campo magnético. O átomo dá origem a um campo magnético resultante dos campos magnéticos de seus elétrons.
Uma barra de uma substância é constituída por um número muito grande de átomos dando origem a um número muito grande de pequeníssimos campos magnéticos.
  • se os campos magnéticos atômicos estiverem orientados aleatoriamente o campo magnético resultante é (pela lei dos grandes números) nulo.
  • se a orientação dos campos magnéticos atômicos não for aleatória o campo magnético resultante é diferente de zero.

 Como se classificam os imãs?  MAG010206

Os imãs podem ser naturais ou artificiais.
  • Serão naturais quando a orientação dos campos magnéticos atômicos for determinada pela estrutura molecular da substância como por exemplo na magnetita, minério do Fe3O4.
  • Serão artificiais quando a orientação dos campos magnéticos atômicos for determinada pela presença de um campo magnético externo.

Como são produzidos os imãs artificiais? MAG010207

Os imãs artificiais são produzidos quando colocamos o corpo a ser imantado  num campo magnético.
Para imantar uma barra metálica podemos:
  • colocar a barra junto a um imã durante bastante tempo.
  • atritar a barra com um imã já existente
  • colocar a barra no campo magnético de uma corrente elétrica.

Todas as substâncias podem ser magnetizadas? MAG010208

Sim.
Dependendo de sua molécula e de sua estrutura molecular a substância adquire propriedades magnéticas diferentes e com intensidades diferentes.

O que é uma substância diamagnética? MAG010209

São substâncias que colocadas num campo magnético Bo adquirem propriedades magnéticas que contrariam o campo dando origem a um campo resultante B < Bo .
Exemplos de substâncias diamagnéticas:
Cobre Água Bismuto Diamante Prata  Ouro Silício

O que é uma substância paramagnética? MAG010210

São substâncias que colocadas num campo magnético Bo adquirem propriedades magnéticas no mesmo sentido, porem de muito pequena intensidade, dando origem a um campo resultante B ligeiramente maior que Bo .
Exemplos de substâncias paramagnéticas:
Magnésio Cálcio Alumínio Tungstênio Nióbio

O que é uma substância ferromagnética? MAG010211

São substâncias que colocadas num campo magnético Bo adquirem propriedades magnéticas no mesmo sentido, de muito maior intensidade, dando origem a um campo resultante B muito maior que Bo .
Exemplos de substâncias ferromagnéticas:
Ferro doce Permaloi (denominação comercial)
55% Fe + 45% Ni
Mumetal (denominação comercial)
16% Fe +77% Ni + 5% Cu + 2% Cr

Como varia o campo magnético B de uma substância ferromagnética em função do campo magnético Bo causador da imantação? MAG010212

Quando colocamos uma barra de material ferromagnético num campo magnético Bo surge um campo magnético B resultante de sua imantação.
O campo B é muito maior que Bo e cresce com Bo. Este crescimento é inicialmente muito grande, tendendo a zero quando a barra que está sendo imantada tende à saturação, isto é, quando todos os campos moleculares já foram orientados.
O gráfico abaixo nos mostra a relação entre os campos numa imantação de uma barra de ferro doce.

É importante salientar que um campo externo de 0,001 T produz na barra um campo de aproximadamente 1,6 T, isto é, 1600 vezes maior.

O que se entende por histerese magnética de uma substância ferromagnética? MAG010213

Histerese magnética ( do grego hysteresis = atraso) é uma importante propriedade das substâncias ferromagnéticas e corresponde a uma atraso na relação de B (campo magnético do objeto imantado) e Bo (campo magnético causador da imantação).
Quando uma barra de material ferromagnético é colocado num campo magnético Bo crescente, cresce também o campo B até a saturação. Se em seguida Bo for reduzido B não se reduz da mesma maneira que cresceu, havendo uma atraso na sua redução como mostra a figura.
Para anular a imantação não basta anular Bo é necessário inverter o seu sentido e aumentar o seu valor até A.

Os materiais ferromagnéticos depois de imantados, mesmo depois de ser retirado do campo magnético imantador, mantêm uma imantação como uma memória magnética.

O que é remanência magnética de uma substância ferromagnética? MAG010214

É o valor do campo Br  produzido pelo material ferromagnético quando o campo que produziu a imantação se anula. 
Br representa uma memória magnética.

Os imãs artificiais permanentes são fabricados com material ferromagnético de elevada remanência.

Qual é o aspecto do ciclo de histerese magnética? MAG010215

Quando fazemos variar o campo magnético imantador Bo até atingir o valor Bo1  que corresponde à saturação do material ferromagnético num sentido e em seguida até Bo2 correspondente à saturação do material em sentido oposto, retornando ao valor inicial Bo1, o gráfico obtido representa o ciclo de histerese magnética do material.

Qual é o significado físico da largura do ciclo de histerese magnética? MAG010216

As figuras abaixo representam ciclos de histerese magnética de materiais ferromagnéticos.
A primeira figura corresponde ao ciclo de uma substância X e a segunda de uma substância Y.
Os ciclos diferem basicamente pela largura representada pelo segmento A1A2.
Os segmentos OA1 e OA2 representam os valores do campo Bo para desmagnetizar o material.

Substância X

Substância Y

Os gráficos mostram que a substância X é mais facilmente desmagnetizada que a substância Y.
Por exemplo, o material usado na fabricação de discos rígidos para computadores deve ter um gráfico largo de modo a melhor proteger as gravações nele realizadas.
Podemos concluir que:

 a largura do gráfico mede a capacidade do material manter a magnetização.

O que é Ponto Curie ou Temperatura Curie de um material? MAG010217

É a temperatura acima da qual o material perde toda imantação adquirida.

Qual é o comportamento de um imã num campo magnético uniforme? MAG010218

Quando um imã é colocado num campo magnético uniforme passa a atuar sobre ele um binário que produzirá uma rotação do imã até que as forças atuantes estejam alinhadas, como mostra a figura.


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