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quarta-feira, 29 de julho de 2009

O íman (ou ímã, ou ima, ou magneto)

O íman (ou ímã, ou ima, ou magneto) é um objecto que provoca um campo magnético à sua volta.

Um ímã permanente é feito de um material ferromagnético. As suas propriedades magnéticas são causadas pelo spin dos elétrons que se encontram no interior da matéria.

Um íman é um dipolo, tem sempre dois pólos, "norte" e "sul". Por definição, o pólo sul de um íman é o que é atraído pelo pólo norte magnético da Terra.

Os dipolos não podem ser separados. Se um ímã for dividido ao meio, obtêm-se dois ímãs menores, cada um com um pólo norte e um pólo sul.

Um eletroímã é um ímã que se baseia em campos magnéticos gerados por cargas em movimento. Ou seja, uma peça de liga de ferro, com um fio enrolado, por onde corre energia elétrica.

Índice


Tipos de imãs

Os imãs podem ser naturais ou artificiais, e permanentes ou temporais.

Um imã natural é um mineral com propriedades magnéticas, como a Magnetita, que é um óxido de Ferro (Fe3O4).

Um imã Neodímio Ferro Boro é um poderoso imã feito a partir de uma combinação de neodímio, ferro e boro — Nd2Fe14B. Esses imãs são muito poderosos em comparação a sua massa, mas também são mecanicamente frágeis e perdem seu magnetismo em temperaturas acima de 120°C.

Um imã artificial é um corpo de material ferromagnético que é submetido à um intenso campo magnético; por fricção com um ímã natural ou pela ação de correntes elétricas (eletromagnetismo) adquire propriedades magnéticas.

Um imã permanente é feito de aço imantado (ferro com alto teor de carbono), afim de manter permanentemente seu poder magnético. Também é utilizado Alnico ou Ferrite em alguns casos. No entanto, uma forte descarga elétrica, um impacto de grande magnitude, ou uma aplicação de uma elevada quantidade de calor podem causar perda de força magnética do imã. Em altas temperaturas, os imãs permanentes perdem seu magnetismo temporariamente, readiquirindo quando são resfriados.

Um imã temporal é temporariamente imantado por uma fonte de ondas eletromagnéticas. Quando a emissão dessas ondas cessa o imã temporal deixa de possuir seu campo magnético. Esses imãs são feitos com materias paramagnéticos (normalmente ferro com baixo teor de carbono) por isso quando o campo magnético é removido o movimento Browniano rompe o alinhamento magnético do imã temporal.

Um eletroimã é uma bobina (ou uma espira) por onde circula uma corrente elétrica, gerando um campo magnético. O eletroíma é uma espécie de imã temporal, pois seu campo magnético acaba quando é interompida a passagem da corrente elétrica pela bobina.

Imãs de Ferrite ou Cerâmica

Imãs de Ferrite.

São feitos de um composto poroso de óxido de ferro em pó, bário e de carbonato de estrôncio. Devido ao baixo custo dos materiais, e dos métodos de fabricação, este tipo de ima é o mais barato do mercado, sendo muito utilizado em componentes eletrônicos (como em pequenos motores por exemplo). São produzidos em grandes quantidades e em vários formatos diferentes; frágeis, devem ter o mesmo cuidado que é dado a outros materiais cerâmicos.

Imãs de Alnico

Imãs de Alnico são feitos por vazamento, ou sinterização de uma combinação de alumínio, níquel e cobalto com ferro, junto a pequenas quantidades de outros elementos adcionados para melhorar as propriedades do imã. A sinterização oferece características mecânicas superiores, que proporcionam maior intensidade de campos magnéticos e permite a concepção de variadas formas.

Pólos magnéticos de um imã

Externamente, as forças de atração magnética de um imã se manifestam com maior intensidade nas suas extremidades. Por isso, as extremidades dos imãs são denominadas de pólos magnéticos.

Cada um dos pólos apresenta propriedades magnéticas específicas. Eles são denominados de pólo sul e pólo norte.

Uma vez que as forças magnéticas dos imãs são mais concentradas nos pólos, é possível concluir que a intensidade dessas propriedades decresce para o centro do imã.

Na região central do imã, estabelece-se uma linha onde as forças de atração magnética do pólo sul e do pólo norte são iguais e se anulam. Essa linha é denominada de linha neutra é, portanto, a linha divisória entre os pólos do imã.

Inseparabilidade dos pólos

Os imãs tem uma propriedade característica: por mais que se divida um imã em partes menores, as partes sempre terão um pólo norte e um pólo sul. Esta propriedade é denominada de Inseparabilidade dos Pólos.

Interação entre Imãs

Quando os pólos magnéticos de dois imãs estão próximos, as forças magnéticas dos dois imãs reagem entre si de forma singular. Se dois pólos magnéticos diferentes forem aproximados (norte de um, com sul de outro), haverá uma atração entre os dois imãs.

Se dois pólos magnéticos iguais forem aproximados (por exemplo, norte de um próximo ao norte do outro), haverá uma repulsão entre os dois.

Campo Magnético - Linhas de Força

O espaço ao redor do imã em que existe atuação das forças magnéticas é chamado de campo magnético. Os efeitos de atração ou repulsão entre dois imãs, ou de atração de um imã sobre os materiais ferrosos se devem à existência desse campo magnético.

Como artifício para estudar esse campo magnético, admite-se a existência de linhas de força magnéticas ao redor do imã. Essas linhas são invisíveis, mas podem ser visualizadas com o auxílio de um recurso. Colocando-se por exemplo um imã sob uma lâmina de vidro, e espalhando limalha de ferro sobre essa lâmina, as limalhas se orientam conforme as linhas de força magnética.

O formato característico das limalhas sobre o vidro, denominado de espectro magnético, é representado na ilustração ao lado.

Essa experiência mostra também a maior concentração de limalhas na região dos pólos do imã. Isso é devido à maior intensidade de magnetismo nas regiões polares, pois aí se concentram as linhas de forças.

Com o objetivo de padronizar os estudos ao magnetismo e às linhas de força de uma campo magnético se dirigem do pólo norte para o pólo sul.

Campo magnético uniforme

Campo magnético uniforme é aquele em que o vetor de indução magnética B tem o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido em todos os pontos do meio, homogêneo por hipótese.

Fluxo da indução magnética

Fluxo da indução magnética é a quantidade total de linhas de um imã que constituem o campo magnético. É representado graficamente pela letra grega Φ (lê se "fi").

O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medido. No SI (Sistema Internacional de Medidas), sua unidade de medida é o Weber (Wb). No Sistema CGS de medidas, sua unidade é o Maxwell (Mx).

Para transformar weber em maxwell, usa-se a seguinte relação: 1 Mx = 10-³ Wb

Origem do magnetismo

O magnetismo origina-se na organização atômica dos materiais. Cada molécula de uma material é um pequeno imã natural, denominado de imã molecular ou domínio. Quando, durante a formação de um material, as moléculas se orientam em sentidos diversos, os efeitos magnéticos dos imãs moleculares se anulam, resultando em um material sem magnetismo natural.

Se, durante a formação do material, as móleculas assumem uma orientação única ou predominante, os efeitos magnéticos de cada imã molecular se somam, dando origem a um imã com propriedades magnéticas naturais.

Na fabricação de imãs artificiais, as moléculas desordenadas de um material sofrem um processo de orientação a partir de forças externas.

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