Por Karen G. Blaettler
Atualizado em 24 de março de 2022

O magnetismo é um fenômeno sutil, mas poderoso, que alimenta tudo, desde bússolas até eletrônicos modernos. Compreender os materiais que criam campos magnéticos ajuda a desmistificar as forças invisíveis que atraem e repelem os objetos ao nosso redor.

Definindo Ímãs e Magnetismo

Um ímã é qualquer objeto que gera um campo magnético e pode interagir com outros campos magnéticos. Cada ímã tem dois pólos – norte (positivo) e sul (negativo) – e as linhas de campo viajam do pólo norte ao pólo sul. Pólos opostos se atraem, enquanto pólos iguais se repelem.

Três grandes categorias de ímãs

• Ímãs permanentes retêm seu magnetismo indefinidamente em condições normais.
• Ímãs temporários (ferro macio) ficam magnetizados apenas quando expostos a um campo magnético.
• Eletroímãs gerar um campo magnético apenas enquanto a corrente elétrica flui através de uma bobina.

Ímãs permanentes e sua composição

Os ímãs permanentes podem ser classificados pelos materiais que contêm. Os mais comuns incluem:

1. Magnetita (Fe₃ O₄ )

Magnetita natural, a magnetita é o ímã permanente mais fraco e o primeiro usado para navegação. Sua força magnética é modesta, mas desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento inicial da bússola.

2. Liga de Alnico (alumínio-níquel-cobalto)

Desenvolvido na década de 1930, o Alnico é composto por aproximadamente 35% de alumínio, 35% de níquel, 15% de cobalto, com vestígios de cobre, titânio e alumínio adicional. Os ímãs de Alnico se destacam em ambientes de alta temperatura (até 540°C) e resistem à corrosão, tornando-os ideais para equipamentos de áudio e aplicações industriais. No entanto, são menos potentes que os modernos ímanes de terras raras e podem desmagnetizar se forem expostos a fortes campos externos.

3. Ímãs de cerâmica (ferrite)

Os ímãs de ferrite combinam óxido de ferro com óxido de bário (BaO·6Fe₂ O₃ ) ou óxido de estrôncio (SrO·6Fe₂ O₃ ). Eles são baratos, resistentes à corrosão e altamente resistentes à desmagnetização, mas sua fragilidade limita algumas aplicações.

4. Ímãs de Samário-Cobalto

Introduzidos pela primeira vez em 1967, esses ímãs de terras raras apresentam uma composição básica de SmCo₅ e, desde 1976, uma liga Sm₂ (Co,Fe,Cu,Zr)₁₇ . Eles mantêm o desempenho em temperaturas de até ~500°C e permanecem estáveis ​​em condições úmidas, mas seu alto custo e fragilidade restringem o uso generalizado.

5. Ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB)

Inventados em 1983, os ímãs NdFeB contêm cerca de 70% de ferro, 5% de boro e 25% de neodímio. Eles são os ímãs permanentes mais fortes disponíveis no mercado, oferecendo relações potência/peso excepcionais (até 1.300×). Devido à sua baixa temperatura Curie (~350°C) e suscetibilidade à corrosão, eles são normalmente revestidos com níquel, alumínio, zinco ou epóxi.

Ímãs temporários

Materiais de ferro macio – como pregos e clipes de papel – ficam magnetizados quando colocados em um campo magnético. O alinhamento dos momentos magnéticos atômicos é temporário; uma vez removido do campo ou sujeito a calor, choque ou tempo, o magnetismo se dissipa. Em alguns casos, uma exposição suficientemente forte pode até induzir magnetização permanente.

Eletroímãs

Quando a corrente elétrica flui através de uma bobina de fio, o campo magnético resultante é reforçado por um núcleo de ferro macio. O aumento da força da corrente aumenta o campo; cortar a corrente desliga o ímã instantaneamente. Os eletroímãs são indispensáveis ​​em aplicações que vão desde máquinas de ressonância magnética até ímãs de elevação industriais.

A Terra:o ímã gigante do nosso planeta

O campo magnético do planeta origina-se de um efeito dínamo:um núcleo externo rotativo de ferro-níquel líquido em torno de um núcleo interno sólido. Este movimento gera um campo comparável a uma barra magnética inclinada aproximadamente 11° em relação ao eixo de rotação. Os pólos magnéticos da Terra são opostos aos seus pólos geográficos, o que explica por que a agulha da bússola aponta para o norte geográfico. Este campo geomagnético forma a magnetosfera, desviando o vento solar e criando auroras. Além disso, o campo imprime-se na lava em arrefecimento, oferecendo evidências cruciais para placas tectónicas e inversões de campo magnético.

Ao explorar os diversos materiais que produzem campos magnéticos, obtemos uma visão sobre a ciência por trás da tecnologia cotidiana e as forças dinâmicas que moldam o nosso planeta.