Campos magnéticos

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De forma análoga ao campo elétrico, a força magnética é efetuada por meio de um campo magnético, e no estudo do eletromagnetismo uma característica apoia todo o nosso estudo: cargas elétricas em movimento, ou seja, correntes elétricas, geram campos magnéticos.

Numa análise microscópica, podemos entender a origem desses campos pelo modelo de Ising: os elétrons de um sólido ferromagnético são representados por pontos, que possuem vetores, estes representando a direção dos spins das partículas.

Modelo de Ising bidimensional, imagem sob CC-BY, via Wikimedia Commons.

Ou seja, ao passarmos uma corrente elétrica nesse sólido, todos os spins se alinham e temos um objeto magnetizado.

Por fim, podemos medir a intensidade de um campo magnético pela unidade Tesla $(\text T)$.

Ímãs

Objetos magnetizados são denominados ímãs, possuindo dois polos, extremos, magnéticos, norte e sul.

Imagem sob CC-BY-SA, via Wikimedia Commons.

Os ímãs possuem dois princípios fundamentais, com o primeiro estabelecendo que é impossível separar os polos magnéticos de um ímã: se tentarmos particioná-lo ao meio, não iremos ter metade com um polo norte e outra com um polo sul, e sim dois novos ímãs com suas próprias duplas norte-sul.

O segundo estabelece que os polos de um dado ímã são atraídos por polos de sentido oposto e repelidos por polos de mesmo sentido, assim como cargas elétricas de mesmo sinal ou sinal diferente.

Linhas de campo

Imagem retirada do PhET. Perceba as linhas de campo magnético dentro e fora do ímã!

As linhas de campo magnético têm o mesmo comportamento das linhas de campo elétrico, com os vetores saindo do polo norte em direção ao polo sul. No interior de um ímã, as linhas de campo são uniformes e retilíneas, apontando do sul para o norte.

Propriedades magnéticas dos materiais

Nos materiais que encontramos, tanto na natureza quando manufaturados industrialmente, podemos identificar algumas propriedades magnéticas: o ferromagnetismo, o paramagnetismo e o diamagnetismo.

Ferromagnetismo

Materiais ferromagnéticos possuem grande facilidade de alinhamento de spins, podendo ser facilmente magnetizados por processos naturais ou artificiais, formando ímãs permamentes, que não perdem suas propriedades magnéticas depois da exposição a um dado campo magnético cessar.

Um exemplo de material ferromagnético é o neodímio, utilizado na manufatura de ímãs, e a magnetita, que por influência do campo magnético da terra em sua formação, consegue formar ímãs naturais permanentes, embora mais fracos que os artificiais.

Paramagnetismo

Materiais com propriedades paramagnéticas (”para” vem do grego, falso) são materiais cujos spins não se alinham tão bem, nem de forma tão permanente, adquirindo propriedades magnéticas enquanto sofrem influência de um outro campo magnético, porém, no instante que esse campo é removido, as propriedades são perdidas.

Para citar materiais paramagnéticos, podemos pensar no alumínio e na platina, utilizados em eletrônicos por suas propriedades elétricas e magnéticas, porém, ao afastar esses materiais de um campo magnético forte, suas propriedades são perdidas completamente.

Diamagnetismo

Por fim, temos os materiais diamagnéticos (”dia” vem do grego, através), que respondem fracamente a um campo magnético externo, porém com seu próprio campo magnético, de sinal oposto, provocando uma leve repulsão.

Um exemplo notável de material diamagnético é a água: um sapo até foi levitado utilizando ímãs!

Os holandeses são fora da curva.