Magnetismo

Magnetismo é um conjunto de fenômenos relacionados à interação entre campos magnéticos, que são as regiões do espaço que se encontram sob a influência de correntes elétricas ou dos momentos magnéticos de moléculas ou partículas elementares.

O movimento de cargas elétricas é o que dá origem aos fenômenos magnéticos. Como nunca se encontram parados, os átomos produzem seu próprio campo magnético. Além disso, as partículas elementares, como prótons, nêutrons e elétrons também possuem um campo magnético intrínseco, porém de origem diferente. O campo magnético dessas partículas é proveniente de uma propriedade quântica chamada spin.

Exemplos de magnetismo

Podemos fornecer alguns exemplos que ilustram situações onde o magnetismo está presente, confira:

• Navegação por meio da bússola: A bússola é uma pequena agulha ferromagnética que gira em razão do campo magnético da Terra;
• Atração de pequenos pedaços de metal por ímãs: Os ímãs atraem com grande intensidade os metais em razão do seu comportamento ferromagnético;
• Atração e repulsão entre ímãs: Os polos de mesmo nome dos ímãs repelem-se, uma vez que os vetores de dipolo magnético de seus domínios estão dispostos em sentidos contrários;
• Campo magnético terrestre: O campo magnético terrestre existe em razão da rotação relativa entre o núcleo da Terra e as suas camadas externas, que giram com velocidades diferentes.

Magnetismo na Física

O magnetismo é o fenômeno físico que explica a atração entre metais e ímãs, por exemplo. Esses materiais são capazes de se atraírem mutuamente graças à disposição espacial dos vetores de momento de dipolo magnético (μ) que se encontram no interior desses materiais.

O momento de dipolo magnético é um vetor que aponta em direção ao polo norte de um campo magnético. Essa grandeza é produzida quando uma carga elétrica move-se em circuito fechado, como mostra a figura abaixo:

O movimento de uma carga em um circuito fechado produz um momento de dipolo magnético.

Alguns materiais podem se sentir atraídos ou até mesmo repelidos por outros de acordo com a forma como os seus momentos de dipolo magnético encontram-se alinhados em seu interior. Essa configuração de momentos de dipolo magnético é o que chamamos de estado de magnetização. Existem diversos estados de magnetização, como o ferromagnetismo, antiferromagnetismo, diamagnéticos e paramagnéticos.

Quando tratamos de materiais que apresentam propriedades magnéticas, é comum falarmos de domínios magnéticos, que são pequenos pedaços do material onde todas as moléculas que estão próximas umas das outras têm os seus momentos magnéticos alinhados em uma única direção. A figura a seguir mostra como são as orientações dos momentos de dipolo magnético nos domínios magnéticos para cada tipo de material citado. Observe:

Os domínios magnéticos para diferentes estados de magnetização.

Quando expostos a uma fonte de campo magnético externa, como um ímã, esses materiais reagem de maneiras diferentes, confira:

• Materiais ferromagnéticos: Esses materiais já têm os seus domínios magnéticos alinhados, mesmo sem a presença de um campo magnético externo. Quando aproximados de um imã, são fortemente atraídos, além disso, materiais ferromagnéticos perdem sua imantação caso aquecidos acima da temperatura de Curie, uma temperatura na qual os domínios magnéticos perdem sua orientação. Exemplos: ferro, cobalto, níquel.
• Materiais antiferromagnéticos: Diferentemente dos materiais ferromagnéticos, esses materiais são fortemente repelidos por campos magnéticos externos. Exemplos: manganês, cromo.
• Materiais diamagnéticos: Nesses materiais, os domínios magnéticos encontram-se livres para girar na presença de um campo magnético, no entanto, os momentos de dipolo magnético desse material alinham-se de forma oposta ao campo magnético externo e, portanto, são repelidos pelos ímãs. Exemplos: cobre, prata.
• Materiais paramagnéticos: Nos materiais paramagnéticos, os domínios magnéticos encontram-se naturalmente desorientados. Na presença de um campo magnético externo, podem alinhar-se, sendo levemente atraídos pelos ímãs, enquanto houver proximidade entre eles. Exemplos: alumínio, magnésio.
  

Para que serve o magnetismo?

O magnetismo tem inúmeras aplicações tecnológicas. Diversos circuitos elétricos, como os transformadores, fazem uso das propriedades magnéticas dos materiais para funcionarem corretamente. No caso dos transformadores, por exemplo, tira-se vantagem da propriedade ferromagnética do ferro: quando se aplica um campo magnético nesse material, ele reforça-o, adicionando-lhe um campo magnético induzido.

O magnetismo também é fundamental para o funcionamento dos motores elétricos, para gravação de informações em discos rígidos, como fitas cassete e VHS, cartões magnéticos, entre outros.

Os discos rígidos fazem uso da gravação magnética para armazenar informações.

História do magnetismo

Confira um breve resumo sobre os principais acontecimentos históricos que levaram à construção da teoria por trás da explicação do magnetismo:

Entre 600 a.C. e 1599 d.C. a humanidade descobriu a existência da magnetita, um mineral que apresenta propriedades ferromagnéticas. Durante esse mesmo período, os chineses fizeram o uso de bússolas para nortear as suas navegações.

Durante os séculos após a descoberta dos fenômenos magnéticos, o magnetismo foi tratado como um fenômeno independente, sem qualquer relação com a eletricidade. Hoje, graças aos estudos do eletromagnetismo, sabemos que os fenômenos elétricos e magnéticos compartilham a mesma essência e juntos dão origem às ondas eletromagnéticas. Além disso, somente após o século XVIII, o magnetismo passou a ser entendido de forma mais clara. Nesse período, os estudos passaram a ser desenvolvidos quantitativamente.

William Gilbert foi um dos primeiros cientistas a estudar o magnetismo de acordo com o método científico. Ele descobriu que a Terra comportava-se como um grande ímã. Estudos posteriores sobre o magnetismo terrestre foram conduzidos por Carl Friedrich Gauss, autor de uma das equações que fundamentam o eletromagnetismo. Além desses, diversos experimentos foram realizados por André Marie Ampére.

Entre 1820 e 1829, Hans Christian Ørsted obteve a primeira evidência experimental que ligava o magnetismo aos fenômenos elétricos: acidentalmente, ele percebeu que a corrente elétrica em um fio fazia com que uma bússola próxima movesse-se. Seus estudos permitiram o surgimento dos primeiros motores elétricos conhecidos.

Entre 1830 e 1839, os estudos sobre o magnetismo foram impulsionados pelas pesquisas de Michael Faraday. Entre suas descobertas e invenções ressaltou-se a importância da criação do primeiro transformador, ainda que bastante primitivo, e um gerador de corrente elétrica, baseado na indução eletromagnética.

O magnetismo é o que permite explicar a atração que os ímãs produzem sobre os metais.