Imãs e Campo Magnético
IMÃS E CAMPO MAGNÉTICO
IMÃS
Desde a antiguidade se conhecia um mineral, hoje denominado magnetita, composto basicamente por óxido de ferro (Fe3O4) que possuía propriedade de atrair alguns minerais como o ferro, o níquel e
o cobalto e pedras de óxidos de ferro e que são denominadas de imãs naturais.
Essa propriedade recebe o nome de magnetismo e as regiões do imã onde as propriedades magnéticas são mais intensas são denominadas de polos do imã.
O que você deve saber, informações e dicas
Observe que a força de atração entre um imã e um pedaço de ferro ou as forças de atração ou de repulsão entre dois imãs não é de origem elétrica, pois os corpos não estão eletrizados.
Trata-se de forças magnéticas e que obedecem ao princípio da ação e reação (terceira lei de Newton), pois tem a mesma intensidade, mesma direção, mas sentidos opostos.
Bússola
Uma bússola consta de uma agulha magnética colocada na posição horizontal, suspensa pelo
centro de gravidade, indicando sempre a direção norte-sul.
A Terra se comporta como um grande imã onde o polo Sul magnético está aproximadamente localizado no polo Norte geográfico e vice versa.
Se você pendurar um imã em forma de barra pelo seu centro ou observar a agulha magnética de uma bússola você verá que seus polos ficam sempre alinhados na direção norte-sul.
O polo que indicar o polo norte geográfico recebe o nome de polo norte e estará indicando o polo sul magnético da Terra.
O polo que indicar o polo sul geográfico recebe o nome de polo sul e estará indicando o polo norte magnético da Terra. Tudo isso ocorre porque polos de nomes opostos se atraem
Observação: O polo Norte geográfico não coincide exatamente com o polo Sul magnético, distando um do outro aproximadamente 1.900km.
Inseparabilidade dos polos magnéticos
Se você quebrar um imã e em seguida continuar dividindo os imãs resultantes, você observará que cada pedaço partido continuará sendo um novo imã com dois polos, Norte e Sul de maneira que cada pedaço atraia o outro. Não existem polos isolados.
Se você partir um imã conforme a figura abaixo, a força entre eles será de repulsão.
Se você afastar o imã deixando os pregos fora de sua influência magnética os pregos perderão suas propriedades magnéticas.
Relação entre a imantação e os imãs elementares
Um bloco, por exemplo, de ferro, pode encontrar-se:
Substâncias paramagnéticas são aquelas em que seus imãs elementares não são facilmente orientados) e esses materiais são fracamente atraídos pelos imãs, como, por exemplo, o alumínio, o magnésio, o cromo, a platina, o ar, etc.
Para magnetizar uma barra de ferro (por exemplo, um prego de aço) de forma temporária basta deslizar um ímã sobre o prego da ponta A em direção à outra ponta B, repetidas vezes, sempre de A para B, conforme a figura. Observe que estamos esfregando o polo norte no prego, de A para B.
Depois que o prego fica imantado e o imã permanente é afastado, qual extremidade do prego é o polo norte e qual é o polo Sul?
Observe a sequência abaixo:
Assim, a parte direita do prego (B) que ficou imantado (cabeça) é o polo sul e a parte esquerda A, (ponta), é o polo norte.
A localização dos polos de um imã depende de sua forma geométrica, mas sempre se localizam em oposição em relação a um plano de simetria, como você pode observar nas figuras abaixo.
Se um ímã permanente, em forma de “ferradura”, cujos polos norte e sul estão indicados na figura I, é dividido em três partes (figura II), as partes 1, 2 e 3 formarão três novos imãs (lembre-se de que é
impossível obter um polo isolado) com as polaridades indicadas na figura III.
Campo magnético
Um imã origina numa região ao seu redor um campo magnético (
), o que se pode comprovar colocando nessa região um corpo com propriedades magnéticas e observando que sobre ele surge uma força de origem magnética.
Convenciona-se como forma de visualizar um campo magnético as linhas de indução (linhas de campo ou linhas de força), que podem ser representadas supondo que pequenas partículas magnéticas elementares se desloquem única e exclusivamente sob ação do campo magnético.
A trajetória dessas partículas representa as linhas de indução do campo magnético (figura I).
Essas linhas de indução também podem ser visualizadas colocando-se sobre o imã minúsculas partículas (limalhas) de ferro e elas se distribuirão conforme a figura II.
O que você deve saber, informações e dicas
Uma agulha magnética (por exemplo, de uma bússola) terá cada ponto seu polo norte apontando
sempre no sentido de , conforme indicado nos pontos P, Q, R e S da figura.
Assim, quando um imã é colocado num campo magnético, sobre o polo norte atua uma força na mesma direção e sentido do campo e sobre o polo sul atua uma força na mesma direção e de sentido contrário ao do campo.
a) O imã é a barra N porque seus polos, onde as propriedades magnéticas são mais intensas atraem qualquer posição da barra de ferro, que é a M. (imã atrai ferro, independente da polaridade).
b) A barra M poderia cair, pois a região central do imã possui propriedades magnéticas menos intensas, ao contrário dos polos onde é máxima.
Analise na figura abaixo as linhas de indução do campo magnético terrestre e observe que a agulha magnética de uma bússola tem a propriedade de se alinhar de acordo com as linhas do campo geomagnético.
Analisando a figura onde estão representadas estas linhas, observe que o polo sul do ponteiro das bússolas aponta para o polo Sul geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Sul magnético.
Campo magnético uniforme
Influência de um campo magnético uniforme sobre um imã
Os imãs da figura abaixo estão colocados no interior de um campo magnético uniforme.
Considere somente as ações magnéticas e classifique, em cada caso, o tipo de equilíbrio.
Os imãs se orientam sempre com o polo norte no sentido de , ou seja, para a direita.
Assim no polo norte surge uma força puxando-o para a direita e no polo sul surge uma força puxando-o para a esquerda.
Na figura 1, se você tirar (girar) um pouco o imã da posição em que ele se encontra, ele girará, pois está em equilíbrio instável até atingir o equilíbrio estável (polo norte para a direita).
Na figura 2, se você tirar (girar) um pouco o imã da posição em que ele se encontra, ele retornará a ela, pois está em equilíbrio estável.
Na figura 3, ele está em equilíbrio instável, pois girará de 90o no sentido anti-horário até atingir o equilíbrio estável.
Campo magnético resultante
Exemplo I:
Exemplo II
Colocando no ponto 0 todos os vetores de intensidade B, que se afastam dos polos norte e chegam
aos polos sul. R- BR = 2,83B e 45o com o eixo x.