Plano de fundo em ímãs
Os ímãs provavelmente desempenham um papel maior em sua vida do que você pensa. Claro, você vê ímãs na sua geladeira, mas você sabia que os alto-falantes da TV, as travas automáticas das portas do seu carro e a máquina de lavar contêm ímãs? Na verdade, até a terra é um ímã! Claro, você provavelmente tem uma ideia geral do que é um ímã, mas já pensou realmente sobre como um ímã funciona, ou por que alguns materiais são magnéticos e outros não? Caso contrário, não se preocupe, você veio ao lugar certo!
Um bom começo seria definir algumas palavras associadas a ímãs.
- O magnetismo é o resultado da atração, quando dois objetos se unem, ou repulsão, quando dois objetos se afastam.
- Um ímã é um objeto que possui propriedades de magnetismo. Por exemplo, um ímã pode atrair outro objeto.
- Um campo magnético é a área invisível em torno de um ímã onde ocorre o magnetismo.
- E magnetizado significa que um objeto adquiriu propriedades magnéticas.
Agora, algumas substâncias podem ser supermagnéticas e outras parcialmente magnéticas. Vamos dar uma olhada em três tipos diferentes de substâncias: ferromagnética, paramagnética e diamagnética.
Substâncias Ferromagnéticas
Vamos começar com substâncias ferromagnéticas . As substâncias ferromagnéticas recebem esse nome porque a palavra para ferro em latim é «ferrum» e o ferro é uma das substâncias ferromagnéticas. Outras substâncias que se enquadram neste grupo incluem cobalto, níquel e gadolínio.
Então, o que torna algo ‘ferromagnético’?
Tudo ao seu redor, do cachorro à TV, é feito de átomos. No centro, ou núcleo, do átomo estão os prótons e nêutrons, enquanto os elétrons estão girando fora do núcleo.
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Você pode pensar nos elétrons como minúsculos ímãs giratórios. Normalmente, um elétron gira para um lado e outro gira para outro, cancelando-se mutuamente para que o átomo não tenha nenhuma propriedade magnética. Mas, em uma substância ferromagnética, os elétrons se orientam para girar da mesma maneira quando são expostos a um campo magnético, magnetizando assim a substância ferromagnética.
Confira a imagem abaixo:
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Você verá que a orientação do elétron é representada por setas. Todos os elétrons se orientam da mesma maneira depois que o material é exposto a um campo magnético. Imagine um pouco de ferro que é colocado próximo a uma barra magnética. O campo magnético na barra magnética faz com que os elétrons no ferro se orientem da mesma maneira e, portanto, torna o ferro magnético!
E o que é ainda mais legal é que as substâncias ferromagnéticas, como aquele pedaço de ferro, permanecerão magnetizadas mesmo depois que a barra magnética se for.
Substâncias Paramagnéticas
As substâncias paramagnéticas ainda são bastante limpas, mesmo que não permaneçam magnetizadas como as substâncias ferromagnéticas. Eles são magnetizados apenas brevemente quando expostos a uma substância magnética. Alguns exemplos de substâncias paramagnéticas incluem alumínio, platina, titânio e estanho.
Imagine pegar um pedaço de alumínio e colocá-lo próximo a uma barra magnética. Os elétrons no alumínio irão se orientar para girar na mesma direção quando forem expostos ao campo magnético da barra magnética, e voilà, o alumínio é magnetizado. Mas, ao contrário das substâncias ferromagnéticas, as substâncias paramagnéticas perderão suas propriedades magnéticas assim que forem removidas da barra magnética. Ah, e a palavra ‘para’ significa ‘ao lado’ ou ‘perto’ em grego, de modo que é mais fácil de lembrar. Só é magnético quando está «ao lado» ou «perto» de um ímã.
Substâncias Diamagnéticas
Quando expostos a um ímã, os elétrons da substância diamagnética se alinham de uma forma que faz com que o material repele o ímã. Alguns exemplos incluem cobre, zinco, prata e chumbo.
Aqui, vamos imaginar pegar um pedaço de cobre e colocá-lo próximo a uma barra magnética. O campo magnético do ímã em barra faz com que os elétrons comecem a se mover mais rápido e se orientem em um ângulo em relação ao ímã, o que resulta em uma repulsão. Ah, e ‘dia’ significa ‘separado’ em grego: as substâncias diamagnéticas não são atraídas por ímãs como as substâncias ferromagnéticas ou paramagnéticas; em vez disso, eles «separam».
Aqui está um fato divertido (e estranho) para você. Se você colocar uma rã em um campo magnético forte o suficiente, ela levitará porque uma rã é uma substância diamagnética. O que? Sim. Isso ocorre porque os sapos são compostos de muita água (que é diamagnética). Quando uma rã é colocada perto de um ímã muito, muito, muito forte, os elétrons da rã se reconfiguram de tal forma que fazem com que a rã se repita do ímã forte e levite. Outros organismos com alto teor de água, como pequenas plantas, bem como as próprias gotículas de água, também podem levitar. Louco.
Resumo da lição
Sapos flutuantes, elétrons girando e campos magnéticos – quem diria que ímãs eram tão interessantes? Antes de sair, vamos revisar algumas coisas. Lembre-se, um ímã é um objeto que possui propriedades de magnetismo , e o magnetismo é o resultado da atração, quando dois objetos se juntam, ou repulsão, quando dois objetos se afastam. Um campo magnético é a área invisível em torno de um ímã onde ocorre o magnetismo. E magnetizado significa que um objeto adquiriu propriedades magnéticas.
Diferentes substâncias reagem de maneira diferente aos campos magnéticos. Vamos revisar os três tipos de substâncias abaixo:
- Substâncias ferromagnéticas , como o ferro, podem permanecer magnetizadas mesmo após a remoção de um campo magnético externo.
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Substâncias paramagnéticas , como o alumínio, são magnetizadas brevemente quando expostas a uma substância magnética.
- Os elétrons nas substâncias ferromagnéticas e paramagnéticas se alinham quando são expostos a um campo magnético, de modo que se tornam magnetizados.
- Substâncias diamagnéticas , como a água em uma rã, repelem um ímã quando são expostas ao seu campo magnético. Os elétrons se orientam de uma maneira que causa repulsão.