magnetismo - introdução - Ensino Médio - Resumo - Plantão da Física

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1-Introdução 
 
As primeiras observações sobre o 
magnetismo foram registradas pelo filósofo 
grego Tales de Mileto (624 a.C.-546 a.C.) 
que percebeu que certas pedras tinham a 
capacidade de atrair o ferro. Estes registros 
foram feitos na província de Tessália (Figura 
1), mais tarde conhecida como Magnésia. As 
pedras descritas por Tales foram chamadas 
de magnetitas (magnetita = pedra de 
magnésia) e daí surgiu o termo magnetismo 
utilizado até hoje. 
O primeiro uso das propriedades dos 
imãs foi a criação da bússola, cuja função 
era indicar as direções Norte e Sul, que era 
utilizada pelos chineses no século III a.C. em suas navegações pelo mar Índico. A 
bússola também foi usada pelos seguidores de Maomé para guiá-los em suas viagens no 
século XI. 
A descoberta que os imãs têm dois polos foi feita pelo 
francês Petrus Peregrino no século XIII. Petrus descobriu que um 
imã tendia a se alinhar com os polos terrestres e, por conta disto, 
chamou o lado que aponta para o Norte de polo norte e o outro de 
polo sul. Além disto, deve-se a Petrus a primeira observação de 
que polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes 
diferentes se atraem, e a primeira observação do campo 
magnético utilizando limalha de ferro. 
O próximo passo no estudo do magnetismo foi feito pelo 
cientista William Gilbert que publicou um livro chamado “de 
Magnete”, (Figura 2) no ano de 1600 estudando o fenômeno. 
Neste estudo Gilbert descobriu que podia magnetizar pedaços de 
ferro esfregando-os em imãs naturais (fato já conhecido pelos 
chineses). Além disto, ao estudar como a 
bússola era direcionada pelos polos de um 
imã, foi o primeiro a considerar que apropria 
terra se comporta como um gigantesco imã, 
sendo esta a razão da bússola apontar na 
direção Norte-Sul. 
Apesar destes avanços, a compreensão 
do fenômeno magnético em si continuou 
sendo um mistério para os cientistas durante 
mais alguns anos. Foi somente em 1820 que 
foi dado o passo definitivo no entendimento 
dos imãs. No início de abril deste ano, o físico 
dinamarquês Hans Christian Oersted, então 
 
Resumo de Aula: 
Introdução ao magnetismo. 
 
Figura 1: Mapa da região da Tessália 
Figura 2: Capa do 
livro de Magnete 
Figura 3: Gravura representando Oersted e sua 
experiência 
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professor da universidade de Copenhague, fazia experiências em sala de aula mostrando 
algumas possíveis relações entre eletricidade e magnetismo. Diz a lenda que Oersted 
teria tentado desviar a agulha magnética de uma bússola aproximando-a de um fio 
percorrido por uma corrente 
elétrica. Sua expectativa era fazer a 
agulha se alinhar ao fio. Porém a 
experiência foi um fracasso. Como 
ainda havia ainda uma carga na sua 
bateria (pilha) ele resolveu colocar o 
fio alinhado com a bússola, e ao 
ligar o circuito ele percebeu, 
perplexo, que a agulha apontava na direção perpendicular a do fio (Figura 3). 
Descobrir que um fio percorrido por uma corrente elétrica produzia um campo 
magnético revolucionou tanto o estudo do magnetismo quanto o da eletricidade. E, após 
alguns anos, levou à unificação destes dois campos de conhecimento. Não haveria mais 
o estudo de eletricidade e o estudo do magnetismo. Em seu lugar surgiria o estudo do 
eletromagnetismo. 
 
2-Explorando os imãs. 
 
Ao brincarmos com imãs podemos 
perceber facilmente as observações de Petrus. 
Se você tiver um imã e uma bússola fica ainda 
mais fácil. O lado norte da bússola apontará 
para o lado sul do imã e vise-versa. 
 Também pode-se ver que polos de 
nomes diferentes se atraem e polos iguais 
atraem (Figura 4). Com a ajuda de uma garrafa 
cheia de limalha de ferro em suspensão em 
óleo podemos ver as linhas de campo do imã 
(Figura 5). Representamos estas linhas na 
forma mostrada na 
Figura 6, por convenção dizemos que as linhas 
de campo saem do polo norte e entram no polo sul. 
Um fato experimental importante é que não 
podemos separar os polos do imã. Ao quebrarmos um 
imã ao meio obteremos dois imãs; cada um com seu polo 
negativo e positivo. Os físicos exprimem esta ideia 
dizendo que não existem monopolos magnéticos. Ao 
contrário da eletricidade, em que existem cargas 
positivas e negativas, no magnetismo não existem cargas 
magnéticas. 
 
3- A origem do magnetismo na matéria 
 
O experimento de Oersted mostrou que campos magnéticos eram produzidos por 
correntes elétricas. Este princípio é o que permite o funcionamento de motores e 
geradores elétricos1. Porém onde estão estas correntes dentro de um imã? 
 
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 Albert Einstein mostrou que o campo magnético é na realidade uma “distorção” do campo elétrico 
Figura 4: Força entre os polos dos imãs 
Figura 5: Visualização das linhas de campo 
produzidas por um imã. 
Figura 6: Representação do 
campo magnético de um imã em 
barra 
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A explicação vem do entendimento do 
modelo atômico da matéria. Você já deve saber 
que a matéria é feita de átomos, e que estes 
possuem uma estrutura interna. Há uma pequena 
região chamada núcleo, onde estão os prótons e 
os nêutrons, e uma região em torno deste núcleo 
chamada eletrosfera, onde se encontram os 
elétrons. 
Em uma simplificação deste modelo vamos considerar um átomo com um único 
elétron na ultima camada. Este elétron se move em torno do núcleo em regiões 
chamadas orbitais. Bem, este movimento pode ser considerado uma corrente elétrica (a 
figura 7 mostra uma versão simplificada deste fenômeno). Esta corrente produzirá um 
campo magnético neste átomo, tornando-o um pequeno imã. 
Porém este fenômeno não é o principal responsável pelo magnetismo atômico. Os 
elétrons possuem outro movimento, eles giram em torno de si mesmos em um 
movimento chamado de spin2. A este spin associamos um movimento de cargas que 
origina um campo magnético (FIGURA 8). 
Os elétrons ficam organizados em torno do núcleo em 
regiões bem determinadas chamadas orbitais. Cada orbital atômico 
pode conter no máximo dois elétrons. Neste caso teremos um 
orientado para cima e outro para baixo, e o campo magnético total 
devido a estes dois elétrons será zero (pois um cancela o outro). 
Somente em átomos aonde existam orbitais com apenas um elétron 
é que teremos um campo magnético resultante. Isto acontece para 
alguns materiais como o ferro (Fe), o níquel (Ni) e o cobalto 
(Co). E estes elementos são os que podem ser atraídos por 
imãs. Materiais sem campo magnético resultante não são 
afetados. 
 
4- Domínios magnéticos. 
 
A existência do campo magnético de spin é capaz de 
explicar porque o ferro é atraído por um imã e o alumínio 
não. No entanto não explica por que nem todo pedaço de 
ferro é um imã. Isto ocorre porque nem todos os átomos 
deste pedaço estão alinhados, apenas os que estão muito 
próximos acabam se alinhando uns com os outros. 
Isto acaba por criar regiões de átomos alinhados, 
chamadas domínios magnéticos, que possuem um campo 
magnético resultante (ou seja, cada região desta é um pequeno imã). Acontece que em 
 
produzido pelo movimento das cargas elétricas. Isto tem uma implicação muito curiosa: a existência do 
campo magnético depende do referencial adotado. Se você estiver se movendo junto com a carga, de 
forma que não aja movimento relativo entre vocês, você não verá o campo magnético! 
 
2Na realidade isto não é completamente verdade. O spin não é exatamente um movimento do elétron em 
torno do seu eixo, por que um elétron não tem eixo. Na realidade não sabemos como é um elétron, mas 
ele não é uma bolinha. O problema é que é impossível explicar o spin do elétroncomparando-o com o 
movimento de objetos corriqueiros. O spin é um fenômeno quântico, que só tem sentido para partículas 
subatômicas. 
 
 
Figura 7: campo magnético orbital 
Figura 8: Representação 
conceitual do campo de 
spin 
Figura 9: Domínios 
magnéticos desalinhados 
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um pedaço comum de ferro há várias destas regiões, e estas não estão alinhadas entre si, 
(Figura 9) o que acaba fazendo com que o campo magnético total seja zero. 
Acontece que podemos forçar o alinhamento destas diversas regiões. A maneira 
mais simples é aproximar este pedaço de ferro de um imã. O campo magnético do imã 
forçará estas diversas regiões a se alinharem, tornando o simples pedaço de ferro um 
imã. Este procedimento pode ser permanente ou temporário, dependendo da intensidade 
do campo magnético e da forma como o procedimento é feito. 
Em um imã permanente os domínios magnéticos 
estão alinhados e o há um campo permanente. Para destruir 
um imã basta você desalinhar estes campos. Uma maneira 
de se fazer isto é aquecendo o imã, pois o aquecimento 
aumentará a movimentação dos átomos e isto provocara o 
desalinhamento. Outra maneira de provocar o mesmo 
fenômeno é martelando o imã. 
Por ultimo temos a questão dos imãs naturais. Se em 
um imã natural todos os domínios magnéticos estão alinhados quem foi que os alinhou? 
Obviamente outro imã. Quem? A Terra! 
 
5- O magnetismo terrestre. 
 
Como Oersted sugeriu a Terra realmente 
é um gigantesco imã. De onde vem seu 
magnetismo? De uma corrente elétrica 
produzida pelo movimento de ferro liquido no 
núcleo do planeta. Esta corrente gera um 
campo magnético que é capaz de afetar 
partículas a mais de 30.000 km da superfície e 
é o grande responsável pelo alinhamento dos 
domínios magnéticos dos imãs naturais (Figura 
11). 
Além disto, este campo protege a Terra 
do bombardeio dos raios cósmicos compostos 
por partículas (elétrons, prótons, íons e outras) 
emitidas pelo Sol e por outras estrelas. Devido 
à sua grande energia, essas partículas são 
nocivas tanto ao homem, onde pode causar 
câncer, quanto aos sistemas eletrônicos, onde danifica seus componentes e pode afetar a 
memória de computadores. 
Por serem constituídos de partículas 
carregadas, os raios são desviados pelo 
campo magnético terrestre de maneiras 
complicadas, ora fazendo espirais em torno 
das linhas de campo, ora escapando ora 
mergulhando em direção à atmosfera. 
As partículas que ficam presas no 
campo magnético formam os cinturões de 
Van Allen. O cinturão mais interno está a 
uma altitude de 3200 km e o mais externo a 
16.000 km (figura 12). Estes cinturões 
representam perigo tanto para satélites quanto 
Figura 10: Domínios 
magnéticos alinhados 
Figura 11: Campo magnético terrestre 
Figura 12: Cinturão de Van Allen 
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para as sondas lançadas da Terra. 
 Por outro lado, as que mergulham em direção a Terra são, em sua maioria, 
desviadas pelo campo magnético em direção aos polos. Ao interagirem com a atmosfera 
estas partículas dão origem à aurora boreal (polo norte) e a aurora austral (polo sul). 
Há outro detalhe em relação à orientação Norte-Sul. Se o lado norte de uma 
bússola aponta para o polo norte então este não pode ser o norte, tem que ser o sul! E de 
fato é assim, os polos geográficos são invertidos em relação aos polos magnéticos. O 
norte geográfico é o sul magnético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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