Aqui estamos então no primeiro notação de 2015! É uma grande felicidade em voltar aos posts do Usina e mais ainda em começar uma semana com um assunto bem diferente do que já foi abordado. A primeira semana desse ano será sobre física e especificaremos melhor o conhecimento de magnetismo. Vamos lá?
De onde veio esse nome?
Tales de Mileto
Embora existam registros de que os chineses tenham sido os pioneiros do conhecimento acerca do fenômeno, foi na região de magnésia (localizada na Ásia) que os gregos realizaram freqüentes observações sobre fenômenos do tipo. Tales de Mileto, grande filosofo pré-socrático observou, em uma de suas visitas, que existiam algumas pedras que tinham a curiosa capacidade de atrair metais (como como se atraírem outras pedras detentoras da mesma característica). Tales foi o primeiro a tentar explicar o magnetismo, informando que essas pedrinhas (magnetitas, a pedra do topo) possuíam uma espécie de alma que era capaz de se comunicar com a vida do ferro inerte que por sua vez adquiria características de atração. Contraditoriamente, acredita-se que ele não foi exatamente o primeiro a testemunhar o assunto: Um pastor da região enfrentava o irritante problema de ter a ponta do seu cajado preso em algumas pedras por onde passava (provavelmente magnetitas). O nome magnetismo poderia ter surgido por derivação do nome da região (magnésia) ou pelo nome desse pastor (Magnes).
Os estudos nessa área ficaram parados por um tempo até o século XIII, mais especificamente em 1269 com Pierre de Maricourt, que em uma de suas cartas enviadas a um amigo, descreve com uma grande precisão os fenômenos relacionados ao magnetismo, citando exemplos que são usados até hoje no ensino em escolas. Pierre também é o autor dos termos pólo norte/sul e a lei dos " iguais se repelem, opostos se atraem " diretamente associada aos mesmos. Por último ele também falou sobre a indivisibilidade dos imãs, já que uma vez que um imã é quebrado, os pólos são reorganizados, dando origem a novos imãs.
Mas foi William Gilbert que, dois séculos depois, colocou o assunto em moldes científicos com o livro De Magnete. A obra continha todo o conhecimento até então obtido sobre o magnetismo e algumas pequenas novidades, que explicavam, por exemplo, o comportamento da bússola, partindo do pressuposto que a Terra era um imã gigante. Além disso conclusões novas foram inseridas como a perda da propriedade magnética depois que um imã é aquecido, e que a magnetização ou desmagnetização de um objeto de nada contribuiriam para seu peso.
Os avanços mais atuais sobre o assunto só foram possíveis graças a invenção da pilha (Alexandro Volta) e a descoberta mais forte até aqui: a forte ligação entre magnetismo e eletricidade pelo químico dinamarquês Hans Christian Ørsted (pronuncia-se ursted, bem rápido). Ørsted descobriu com um experimento que correntes elétricas provocam efeitos magnéticos nas suas proximidades, sendo capazes de alterar o funcionamento de dispositivos magnéticos.
Outros grandes responsáveis pelo estudo da área foram os cientistas ingleses Michael Faraday e Joseph Henry com a descoberta da indução magnética. A partir daí o magnetismo já recebia um novo nome: Eletromagnetismo.
Maxwell foi o responsável pela total compreensão matemática do eletromagnetismo com suas quatro famosas equações: As equações de Maxwell. Por último, mas não menos importante foi graças a Heinrich Hertz que comprovamos a existência das ondas eletromagnéticas, bem como o cálculo da velocidade das mesmas.
Magnetismo + Eletricidade = Eletromagnetismo
Tem corrente elétrica ocorrendo? Um campo magnético é desenvolvido devido ao fluxo de elétrons. Isso ocorre devido ao emparelhamento dos elétrons que acabam por gerar uma espécie de ordem que cria uma camada com repulsão de carga negativa. Um campo magnético.
Tem um campo magnético? Isso significa que os elétrons estão tão condicionalmente juntos que eles conseguem manter uma ligação bem definida de forma a propagar eletricidade, temos um campo elétrico.
Chamamos de imã um objeto que provoque (interaja com um objeto) um campo magnético a sua volta. Imãs podem ser Naturais, Artificiais, Permanentes ou Temporários. Os naturais geralmente consistem em magnetita (o mineral que discutimos no inicio do texto), enquanto os Artificiais são objetos submetidos a ação de imãs ou a indução elétrica.
Um imã permanente possui em sua constituição um aço magnetizado que é rico em carbono (que segura a propriedade magnética), mas a sua permanência não significa sua invulnerabilidade, indestrutibilidade, ou a eterna longevidade dessa característica: Uma alta corrente elétrica ou uma incidência alta de calor (temperatura de Curie), são plenamente capazes de destruir a magnetização do corpo.
Imãs temporários são objetos que ao serem submetidos a ondas eletromagnéticas, que ganham a capacidade de atração, logo após o fim da emissão dessas ondas, os corpos tendem a perder essa função, pois o movimento browniano (um tipo de comportamento de partículas) cessa, fazendo com que o campo magnético quebre.
Falando em quebrar, vamos ser francos, se você já brincou com um imã na infância ou você foi desastrado como eu e já quebrou sem querer, ou você foi curioso como eu e quebrou por querer. De toda forma o que você observou é que obteve dois imãs e se sentiu fraco por não conseguir juntar tudo de novo...
Isso ocorreu porque você gerou dois imãs novos. Por uma propriedade dos imãs, sob condições normais, os imãs com um só pólo (monopólo) não existem. Se dividirmos um imã a parte quebrada adquiri um pólo próprio, completando a função de imã, como nas duas partes quebradas os pólos gerados serão iguais, você nunca vai juntar o imã de novo! Agora eles vão se repelir.
Basicamente existem três tipos de magnetismo: paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo. Segue a explanação do Brasil escola com algumas pequenas adaptações.
Paramagnéticos - são materiais que possuem elétrons desemparelhados e que, quando na presença de um campo magnético, se alinham, fazendo surgir dessa forma um ímã que tem a capacidade de provocar um leve aumento na intensidade do valor do campo magnético em um ponto qualquer. Esses materiais são fracamente atraídos pelos ímãs. São materiais paramagnéticos: o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, etc.
Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um campo magnético tem seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido do campo magnético aplicado. Assim, estabelece-se um campo magnético na substância que possui sentido contrário ao campo aplicado. São substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo, etc.
Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo apresentam características bem diferentes das características dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. Esses materiais se imantam fortemente se colocados na presença de um campo magnético. É possível verificar, experimentalmente, que a presença de um material ferromagnético altera fortemente o valor da intensidade do campo magnético. Os únicos elementos ferromagnéticos são o cobalto, o níquel, o gadolínio, o disprósio, e como o nome da classe sugere, o próprio ferro. Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades.
Além disso, existem ainda dois tipos menos conhecidos: o antiferromagnetismo e o ferrimagnetismo.
E como a bússola poderia apontar um ponto que não fosse magnético? Mas se ela aponta o norte geográfico devido a atração com o sul magnético (é o mesmo local, pólos magnéticos e geográficos se situam de modo complementar) logo a terra seria possuidora de um campo magnético..Seria não, É! O campo surge do movimento do núcleo da terra (lembre-se que ferro e níquel são materiais ferromagnéticos) em forma de uma espira (uma formação que se assemelha a uma mola) que gera uma dispersão de ondas eletromagnéticas por todo o planeta.
Com o movimento do próprio planeta o campo magnético terrestre sofre algumas mudanças de tempos em tempos (nada que vá destruir o planeta como alguns fanáticos falam) por isso ele não é um campo constante. Além disso dependendo da coordenada geográfica em que nos encontramos podemos ver diferentes intensidades do campo, logo ele também é irregular.
Seja como for, o eletromagnetismo é um fenômeno extremamente necessário para nós, e sem eles, muita coisa não poderia ser feita: eu não estaria vendo a tela do monitor (na verdade ela não existiria) e os dados do meu computador não seriam salvos. Ainda há muito para se acompanhar a respeito dessa particularidade que a física nos proporciona saber. Espero que tenham gostado da idéia da primeira semana da física no Usina, que venham outras!
Embora o pensamento de Tales possa parecer sem sentido, a verdade é que para o contexto histórico isso tinha total coerência. Na verdade, séculos depois as idéias para explicar o magnetismo ainda eram um tanto quanto inusitadas: Alguns acreditavam que os minerais apresentavam um perfume que causava uma atração com um outro perfume emanado dos metais, causando a atração entre eles. A coisa era tão romântica que a palavra imã derivar-se-ia da palavra francesa aimant (que fica mais notável em imantar, que significa tornar magnetizado) que significa amante.
Os chineses mais uma vez protagonizaram a primeira utilização dos imas, criando as bússolas (o percussor delas) que consistiam em colheres feitas de magnetitas (como as de cima) que, quanto postas em equilíbrio através de um ponto de apoio em seu centro de massa, moviam-se livremente apontando para o sul, no século VI eles também já sabiam como fabricar imãs.
Antigamente Atualmente
Pierre de Maricourt
William Gilbert
Hans Christian Ørsted
Os avanços mais atuais sobre o assunto só foram possíveis graças a invenção da pilha (Alexandro Volta) e a descoberta mais forte até aqui: a forte ligação entre magnetismo e eletricidade pelo químico dinamarquês Hans Christian Ørsted (pronuncia-se ursted, bem rápido). Ørsted descobriu com um experimento que correntes elétricas provocam efeitos magnéticos nas suas proximidades, sendo capazes de alterar o funcionamento de dispositivos magnéticos.
Michael Faraday Joseph Henry
Outros grandes responsáveis pelo estudo da área foram os cientistas ingleses Michael Faraday e Joseph Henry com a descoberta da indução magnética. A partir daí o magnetismo já recebia um novo nome: Eletromagnetismo.
Maxwell foi o responsável pela total compreensão matemática do eletromagnetismo com suas quatro famosas equações: As equações de Maxwell. Por último, mas não menos importante foi graças a Heinrich Hertz que comprovamos a existência das ondas eletromagnéticas, bem como o cálculo da velocidade das mesmas.
Magnetismo + Eletricidade = Eletromagnetismo
Tem corrente elétrica ocorrendo? Um campo magnético é desenvolvido devido ao fluxo de elétrons. Isso ocorre devido ao emparelhamento dos elétrons que acabam por gerar uma espécie de ordem que cria uma camada com repulsão de carga negativa. Um campo magnético.
Tem um campo magnético? Isso significa que os elétrons estão tão condicionalmente juntos que eles conseguem manter uma ligação bem definida de forma a propagar eletricidade, temos um campo elétrico.
Mas o que é um Imã?
Chamamos de imã um objeto que provoque (interaja com um objeto) um campo magnético a sua volta. Imãs podem ser Naturais, Artificiais, Permanentes ou Temporários. Os naturais geralmente consistem em magnetita (o mineral que discutimos no inicio do texto), enquanto os Artificiais são objetos submetidos a ação de imãs ou a indução elétrica.
Um imã permanente possui em sua constituição um aço magnetizado que é rico em carbono (que segura a propriedade magnética), mas a sua permanência não significa sua invulnerabilidade, indestrutibilidade, ou a eterna longevidade dessa característica: Uma alta corrente elétrica ou uma incidência alta de calor (temperatura de Curie), são plenamente capazes de destruir a magnetização do corpo.
Imãs temporários são objetos que ao serem submetidos a ondas eletromagnéticas, que ganham a capacidade de atração, logo após o fim da emissão dessas ondas, os corpos tendem a perder essa função, pois o movimento browniano (um tipo de comportamento de partículas) cessa, fazendo com que o campo magnético quebre.
Falando em quebrar, vamos ser francos, se você já brincou com um imã na infância ou você foi desastrado como eu e já quebrou sem querer, ou você foi curioso como eu e quebrou por querer. De toda forma o que você observou é que obteve dois imãs e se sentiu fraco por não conseguir juntar tudo de novo...
Isso ocorreu porque você gerou dois imãs novos. Por uma propriedade dos imãs, sob condições normais, os imãs com um só pólo (monopólo) não existem. Se dividirmos um imã a parte quebrada adquiri um pólo próprio, completando a função de imã, como nas duas partes quebradas os pólos gerados serão iguais, você nunca vai juntar o imã de novo! Agora eles vão se repelir.
Tipos de magnetismo
Basicamente existem três tipos de magnetismo: paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo. Segue a explanação do Brasil escola com algumas pequenas adaptações.
Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo apresentam características bem diferentes das características dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. Esses materiais se imantam fortemente se colocados na presença de um campo magnético. É possível verificar, experimentalmente, que a presença de um material ferromagnético altera fortemente o valor da intensidade do campo magnético. Os únicos elementos ferromagnéticos são o cobalto, o níquel, o gadolínio, o disprósio, e como o nome da classe sugere, o próprio ferro. Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades.
Além disso, existem ainda dois tipos menos conhecidos: o antiferromagnetismo e o ferrimagnetismo.
Terra: um imã gigante!?
Com o movimento do próprio planeta o campo magnético terrestre sofre algumas mudanças de tempos em tempos (nada que vá destruir o planeta como alguns fanáticos falam) por isso ele não é um campo constante. Além disso dependendo da coordenada geográfica em que nos encontramos podemos ver diferentes intensidades do campo, logo ele também é irregular.
Seja como for, o eletromagnetismo é um fenômeno extremamente necessário para nós, e sem eles, muita coisa não poderia ser feita: eu não estaria vendo a tela do monitor (na verdade ela não existiria) e os dados do meu computador não seriam salvos. Ainda há muito para se acompanhar a respeito dessa particularidade que a física nos proporciona saber. Espero que tenham gostado da idéia da primeira semana da física no Usina, que venham outras!
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