O magnetismo é uma força invisível, causada pelos elétrons nos átomos que compõem tudo ao nosso redor. Das roupas à mesa, cada pedaço de matéria é feito de pequenas partículas chamadas átomos. Os átomos têm elétrons carregados negativamente que giram em torno deles. Na maioria das vezes, o elétron gira em direções aleatórias. Quando todos os elétrons giram na mesma direção, eles criam uma força invisível conhecida como magnetismo.
Uma estrela em colapso, conhecida como estrela de nêutrons, tem a força magnética mais forte de qualquer objeto no universo.
Um ímã é um objeto que possui um campo magnético (um padrão invisível de magnetismo). Um ímã atrai ou repele outros itens.
Os ímãs geralmente são feitos de ferro ou aço, mas alumínio, aço-ferro, cobre, níquel e cobalto também podem ser transformados em ímãs poderosos.
A ilustração abaixo mostra um campo magnético ou força magnética distribuída no espaço ao redor e dentro de um ímã.
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1. Ímãs de barra – O poder de um ímã é focado nos pólos e menor nas laterais. Os ímãs de barra são geralmente da forma mais fraca porque os pólos têm a menor área. Eles são a forma mais comum usada na vida cotidiana, como ímãs de geladeira e bússolas. Eles também são comumente usados para demonstrações em sala de aula. Estes são os ímãs mais baratos e fáceis de substituir.
2. Ímãs de ferradura – Os ímãs de ferradura são apenas ímãs de barra dobrados em forma de U. A forma em U torna o ímã mais forte, apontando os pólos na mesma direção. Originalmente criado como um substituto para o ímã de barra, essa forma se tornou o símbolo universal dos ímãs. Ele pode ser usado para pegar objetos de metal de qualquer tamanho, dependendo da força do ímã em forma de ferradura. Por exemplo, pequenas ferraduras podem coletar clipes de papel, enquanto ímãs de ferradura de tamanho industrial são usados na construção e engenharia para pegar grandes pedaços de metal pesado. Ímãs de ferradura também são usados na parte inferior do pêndulo.
3. Ímãs de disco – Ao mudar a forma de um ímã, podemos aumentar a área dos pólos, aumentando assim a força de sua atração. Devido à superfície larga e plana, os ímãs de disco têm uma grande área de pólo, tornando-os ímãs fortes e eficazes.
Dependendo do tamanho do disco, esta forma tem uma variedade de usos. Os ímãs de disco são usados todos os dias em roupas, acessórios de moda e decoração de casa. Costurar ímãs de disco em roupas é uma ótima maneira de manter o tecido unido. Ímãs de disco de tamanho industrial são comumente usados para pegar carros antigos em ferros-velhos.
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4. Ímãs de esfera – Os ímãs de esfera são frequentemente vendidos como brinquedos e itens de novidade. Ímãs de esfera são brinquedos de mesa populares, como ovos de cascavel. Esta forma também pode ser usada para criar pulseiras e colares. Os ímãs esféricos também são ferramentas eficazes ao demonstrar como alguns elementos e moléculas são estruturados se você usar as esferas para representar átomos.
5. Ímãs enrolados – Ímãs que são uma bobina helicoidal de fio são chamados de eletroímãs e são alguns dos ímãs mais fortes que existem. No entanto, eles só se tornam magnéticos quando há corrente elétrica fluindo através de um fio para o próprio ímã. A força e a polaridade do campo magnético criado pelo eletroímã são ajustáveis com base na corrente que passa pelo fio. Os eletroímãs são usados em peças móveis como CD players, DVD players, janelas automáticas, discos rígidos e portas automáticas em supermercados.
6. Ímãs cilíndricos ou de vareta – Os ímanes cilíndricos ou de vareta têm uma espessura igual ou superior ao seu diâmetro. Isso permite que os ímãs gerem níveis muito altos de magnetismo a partir de uma área de pólo de superfície relativamente pequena. Devido à sua forma, esses ímãs são ideais para uso educacional, de pesquisa e experimental.
7. Ímãs em forma de anel – A maioria dos ímãs de anel são magnetizados axialmente. Os pólos norte e sul estão localizados nas superfícies circulares planas (“superior e inferior”). Os poucos ímãs de anel magnetizados diametralmente com pólos “esquerdo e direito” são marcados especificamente. Os anéis são semelhantes aos discos, mas são ocos no centro. Menos volume significa que os anéis não são tão fortes quanto os discos comparáveis, no entanto, o centro oco os torna muito mais versáteis - os anéis deslizam facilmente em tubos ou hastes.
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Existem três tipos principais de ímãs – temporários, permanentes e eletroímãs.
Temporário – Algumas ligas de ferro e ferro podem ser facilmente magnetizadas mesmo por um campo magnético fraco. No entanto, quando o campo magnético é removido, o objeto perde gradualmente seu magnetismo.
Permanente – Exemplos são alnico (liga de alumínio, níquel-cobalto) e ferrites (material tipo cerâmica que é feito de uma mistura de óxidos de ferro com níquel, estrôncio ou cobalto). Uma vez magnetizados, esses objetos não perdem facilmente seu magnetismo.
Eletroímãs – Estes são usados quando um ímã muito forte é necessário. Os eletroímãs são feitos colocando um núcleo de metal dentro de uma bobina de fio que transporta uma corrente elétrica. A eletricidade que passa pelo fio produz um campo magnético. Enquanto a corrente elétrica está fluindo, o núcleo atua como um ímã forte. Computadores, TVs e motores elétricos são eletroímãs.
Os tipos comuns de material com os quais os ímãs permanentes são feitos são cerâmica, alnico e neodímio. Os ímãs cerâmicos são fortes e funcionam bem para a maioria dos experimentos. Os ímãs de alnico são ainda mais fortes e funcionam muito bem para experimentos científicos, embora sejam mais caros que os ímãs de cerâmica. Os ímãs de neodímio são tão fortes que um meio centímetro de diâmetro pode levantar vários quilos de objetos ferromagnéticos. Eles são os mais caros desses três tipos de ímãs.
1. Propriedade atrativa – O ímã atrai materiais ferromagnéticos como ferro, cobalto e níquel.
2. Propriedade repulsiva – Cada ímã tem um pólo sul e um pólo norte. Pólos magnéticos iguais se repelem e pólos magnéticos diferentes se atraem.
3. Propriedade diretiva – Um ímã suspenso livremente aponta sempre na direção norte-sul.
A Terra é um ímã muito grande, e há um campo magnético ao nosso redor. Seus pólos norte e sul são altamente magnéticos. O Pólo Norte da Terra também é um pólo norte magnético: uma bússola aponta para o norte em direção ao Pólo Norte porque é atraído pelo campo magnético da Terra.
No centro da Terra gira o núcleo da Terra. O núcleo é composto principalmente de ferro. A parte externa do núcleo é ferro líquido que gira e transforma a Terra em um ímã gigante. É aqui que obtemos os nomes dos pólos norte e sul. Esses pólos são na verdade os pólos positivo e negativo do ímã gigante da Terra. Isso é muito útil para nós aqui na Terra, pois nos permite usar ímãs em bússolas para encontrar nosso caminho e ter certeza de que estamos indo na direção certa. Também é útil para animais como pássaros e baleias que usam o campo magnético da Terra para encontrar a direção certa ao migrar. Talvez a característica mais importante do campo magnético da Terra seja que ele nos protege do vento solar e da radiação do Sol.
Uma bússola tem um pequeno ímã dentro dela. A seta aponta sempre para o Pólo Norte.
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