Ímãs. Você os coloca na geladeira, brincou com eles quando criança e até segurou uma bússola na mão enquanto a agulha apontava para o polo norte magnético da Terra. Mas como eles funcionam? Qual é esse fenômeno do magnetismo?
O que é magnetismo?

O magnetismo é um aspecto da força eletromagnética fundamental. Ele descreve fenômenos e forças associadas a ímãs ou objetos magnéticos.

Todos os campos magnéticos são gerados pela carga em movimento ou pela mudança de campos elétricos. É por isso que os fenômenos de eletricidade e magnetismo são chamados coletivamente de eletromagnetismo. Eles são realmente o mesmo!

Em todos os materiais, os átomos contêm elétrons, e esses elétrons formam uma nuvem ao redor do núcleo atômico, com seu movimento geral criando um dipolo magnético em miniatura. Na maioria dos materiais, no entanto, a distribuição aleatória das orientações desses mini-ímãs faz com que os campos se cancelem. Os materiais ferromagnéticos são a exceção.

Muitos materiais exibem fenômenos magnéticos, incluindo ferro, manganês, magnetita e cobalto. Eles podem existir como ímãs permanentes ou podem ser paramagnéticos (ou seja, atraídos por materiais magnéticos, mas não retendo o próprio magnetismo permanente). Os eletroímãs são criados pela passagem de corrente elétrica através de um fio enrolado em um material como o ferro (ou por qualquer situação em que haja carga elétrica em movimento).

Os materiais magnéticos podem se atrair ou se repelir, dependendo sobre a qual partes desses materiais são reunidas.
Campos magnéticos

Assim como a força elétrica e a força gravitacional, os objetos que exercem forças magnéticas um sobre o outro geram um campo ao seu redor. Um ímã de barra, por exemplo, cria um campo magnético no espaço ao seu redor, fazendo com que outros ímãs ou materiais ferromagnéticos trazidos para esse campo sintam uma força como resultado.

Uma maneira de visualizar o campo magnético é usar limalha de ferro. Limalhas de ferro são pequenos pedaços de ferro que, quando polvilhados em torno de um ímã, se alinham às linhas externas do campo magnético, permitindo que você as visualize.

A unidade SI associada à força do campo magnético é a tesla. > 1 \\ text {Tesla} \u003d 1 \\ text {T} \u003d 1 \\ frac {\\ text {kg}} {\\ text {As} ^ 2} \u003d \\ frac {\\ text {Vs}} {\\ text {m} ^ 2} \u003d \\ frac {\\ text {N}} {\\ text {Am}}

Outra unidade comum associada à força do campo magnético é a gauss.

1 Gauss \u003d 1 G \u003d 10 ^{-4 T
Tipos de magnetismo}

Existem muitos tipos diferentes de magnetismo:

Paramagnetismo
descreve certos materiais que podem ser fracamente atraídos por ímãs, mas que não retenham eles próprios um campo magnético permanente. Na presença de um campo externo, eles formarão campos magnéticos internos induzidos que se alinham. Isso pode resultar em amplificação temporária do campo magnético geral. Existem muitos tipos diferentes de materiais paramagnéticos, inclusive algumas pedras preciosas.

Diamagnetismo
é uma propriedade exibida por todos os materiais, mas que normalmente é mais óbvia nos materiais que consideramos não magnéticos. . Os materiais diamagnéticos são muito pouco repelidos por campos magnéticos. Em ímãs permanentes e materiais paramagnéticos, os efeitos do diamagnetismo são desprezíveis.

Eletromagnetismo
ocorre quando a corrente elétrica é passada através de um fio. Esse fio pode ser enrolado em torno de uma barra de ferro para amplificar o efeito, pois o ferro cria seu próprio campo magnético que se alinha ao campo externo. Essa forma de magnetismo é um resultado direto do fato de que o movimento dos elétrons cria um campo magnético. (Novamente, eletricidade e magnetismo são dois lados da mesma propriedade física fundamental!)

Ferromagnetismo
descreve como certos materiais - chamados materiais ferromagnéticos - formam ímãs permanentes, discutidos em mais detalhes em a próxima seção.
Materiais ferromagnéticos

Os materiais que são fortemente atraídos pelos ímãs são chamados ferromagnéticos. O ferro é o material mais comum desse tipo. (Não é surpreendente, pois o prefixo latino ferro
- significa "ferro").

Os materiais ferromagnéticos têm o que é chamado de domínio magnético; isto é, regiões dentro deles que são como ímãs, mas orientadas em direções diferentes, para que o efeito geral seja cancelado e geralmente não atuem como ímãs. Se, no entanto, esses materiais forem colocados em campos magnéticos, isso poderá causar um alinhamento dos domínios, para que todos estejam alinhados na mesma direção e, portanto, se tornem (geralmente temporariamente) como os próprios ímãs.

Os materiais ferromagnéticos incluem magnetita, ferro, níquel, cobalto e vários materiais de terras raras, incluindo neodímio.
Ímãs em barra, dipolos e propriedades magnéticas

Um ímã em barra é uma barra retangular ou cilíndrica de material magnético. As extremidades de um ímã de barra são os pólos norte e sul. Esses são os dois tipos de pólos magnéticos, e eles interagem entre si por meio de uma força magnética, de maneira semelhante à maneira como cargas positivas e negativas interagem por meio da força elétrica.

Os ímãs de barra são dipolos magnéticos. Eles têm pólos opostos separados por uma distância, semelhante a um dipolo elétrico. Uma diferença principal, no entanto, é que, com ímãs, você não pode ter um monopolo (um pólo isolado) como pode ter cargas. Um ímã sempre existe como um dipolo e nunca como um pólo norte por si só ou um pólo sul por si só. (Se você cortar um ímã de barra ao meio para tentar separar os pólos, você simplesmente terminará com dois ímãs dipolares menores!)
Campo Magnético da Terra

Como você provavelmente sabe, a Terra tem um magnético campo. Isso permite que as pessoas usem bússolas para determinar qual direção elas estão seguindo em relação aos pólos. Uma bússola magnética consiste em um pequeno ímã que pode se mover livremente e se alinhar com qualquer campo externo. A extremidade vermelha da agulha da bússola aponta para o norte. O campo magnético da Terra age como um imã de barra gigante. Esse ímã de barra imaginário é orientado de modo que a extremidade norte do ímã esteja no polo sul da Terra e a extremidade sul do ímã esteja no polo norte da Terra.

O campo magnético da Terra também não é paralelo à superfície do "Earth in most places.", 3, [[Você pode determinar a declinação do campo magnético da Terra usando uma agulha de imersão. Primeiro oriente a agulha horizontalmente e alinhe-a com o norte magnético da Terra. Em seguida, gire na vertical e observe o ângulo de inclinação. O ângulo é maior quanto mais próximo você estiver dos pólos.

O campo magnético da Terra cria uma região do espaço ao redor do planeta chamada magnetosfera. A magnetosfera se parece essencialmente com o campo magnético de um imã de barra muito grande alinhado próximo ao eixo da Terra, embora a magnetosfera possa se deformar ao interagir com partículas carregadas.

A magnetosfera nos protege do vento solar, que contém partículas carregadas . Interações entre essas partículas e as linhas do campo magnético são as que dão origem às auroras.
Exemplos

O fenômeno do magnetismo é usado em todos os tipos de aplicações cotidianas.

O fenômeno do eletromagnetismo permite converter energia mecânica em energia elétrica em geradores elétricos. Os geradores elétricos usam meios mecânicos para girar uma turbina (vento soprando ou água corrente) que altera um campo magnético em relação às bobinas dos fios, induzindo a corrente ao fluxo.

Os motores elétricos são essencialmente o oposto dos geradores elétricos, usando o eletromagnetismo converter energia elétrica em energia mecânica, seja para executar uma furadeira, um misturador ou um veículo elétrico.

Eletroímãs industriais são imãs gigantes com campos magnéticos muito fortes que permitem que eles coloquem veículos antigos no ferro-velho .

As máquinas de ressonância magnética utilizam fortes campos magnéticos para criar imagens de seu interior e permitir que os médicos diagnosticem uma série de condições médicas.