
Campo magnético caracteriza-se pela força que ele exerce em partícula eletrizada em movimento; em particular, sobre corrente elétrica. Campo magnético pode ser gerado por corrente elétrica, ou por campo elétrico variável com o tempo.
Ímã ou magneto é corpo que, sem corrente elétrica ostensiva (corrente livre ou verdadeira, em bobina ou enrolamento) gera campo magnético. Possuindo esta propriedade, o corpo é dito imantado ou magnetizado; ou então, que ele possui magnetismo.
Chama-se Magnetismo, também, a parte da Física que estuda o campo magnético no vácuo e na matéria, seus efeitos sobre a matéria, sobre a carga elétrica em movimento e sobre a corrente elétrica; e os ímãs em particular. Há mais de um milênio já se usava do ímã como bússola.
1 - Corrente elétrica gera campo magnético
Há séculos, acreditava-se que o magnetismo fosse fenômeno análogo à eletricidade, mas independente desta. Em 1820, Oersted, descobriu um fato que desmente esta presunção: corrente elétrica gera campo magnético. Logo, magnetismo é manifestação de cargas elétricas em movimento.
Em ímã não há corrente elétrica livre (ou verdadeira), mas existem correntes elétricas “intrínsecas” (correntes ligadas, ou de magnetização) associadas à própria estrutura da matéria. Ímãs possantes são constituídos essencialmente por ferro ou por ligas tais como “alnico” e “permalloy”; são materiais ditos ferromagnéticos. Fracamente ferromagnéticos são o cobalto, o níquel e o gadolínio.
2 - Ímã permanente e ímã temporário
A descrição supra caracteriza ímã permanente. Corpo ferromagnético não previamente magnetizado imanta-se quando submetido a um campo magnético. Suprimindo-se o campo magnetizante, ou retirando-se o corpo do campo, podem ocorrer dois casos:
a) a magnetização persiste: o corpo tornou-se ímã permanente;
b) a magnetização se extingue: o corpo só manifesta imantação enquanto submetido ao campo,
é pois ímã temporário.
No eletroímã, a corrente no enrolamento gera um campo magnético que imanta o núcleo; interrompida a corrente, o núcleo se desimanta.
3 - Pólos Norte e Sul de um ímã
Ímãs permanentes e eletroímãs, podem ser construídos em formas variadas. Mais simples e comuns são ímãs retos (prismáticos ou cilíndricos) e ímãs em U (ferradura). Em geral, constatam-se em um ímã duas regiões nas quais ele manifesta mais intensamente seu magnetismo: são os pólos Norte e Sul. Quando apoiado ou suspenso de modo a poder orientar-se livremente no espaço, junto à superfície da Terra, o ímã tende a voltar um de seus pólos, então chamado pólo norte, para o Norte local; o outro é o pólo sul do ímã. Um ímã jamais possui um pólo só (não existe ímã monopólo!), mas pode exibir mais de dois pólos. Avizinhando-se um ímã a outro, observa-se que dois pólos se repelem quando têm nomes iguais (N e N, ou S e S), e se atraem quando tem nomes apostos (N e S).
4 - Aplicações de ímãs
São importantes e variadas. Citemos:
Bússola magnética
Galvanômetro
Microfone
Gravador magnético
Fones de ouvido
Alto-falantes
Freio magnético
Pequenos motores Pequenos alternadores
Medidores elétricos
Amortecimento de oscilações
Vídeo de TV
Garrafa magnética
(fusão nuclear)
Bomba magnética (plasma)
Cícloton
5 - Bússola magnética
A agulha magnética é ímã permanente tendo um pólo N e um pólo S. É apoiada em ponta de pivô, ou em flutuador. Quando submetida a um campo magnético de indução B, a agulha alinha seu eixo S-N com o campo: SN |x|x B.
Comumente corpos de ferro (pregos, fragmentos de limalha) não são magnetizados (você não compra 'prego magnético de 15 x 15'!). Todavia, um corpo de ferro não magnetizado, quando imerso em um campo magnético B, passa a magnetizar-se, então exibindo pólos magnéticos N e S; ele se torna ímã temporário. Se tiver liberdade suficiente para girar, ele se alinha com o campo (SN |x|x B.), assim comportando-se como bússola.
6 - Espectro magnético de ímã
Campo magnético estacionário é gerado por ímã permanente ou por corrente elétrica contínua (veja parte 4). Seja um ímã permanente repousando em uma mesa. Sobre o ímã coloquemos uma folha de cartolina em posição horizontal. Sobre a cartolina espalhemos limalha de ferro em fina camada. A limalha pode estar contida em um pequeno frasco, com peneira na boca larga; isso facilita sua distribuição aproximadamente uniforme.
Feito o experimento (e isso é altamente recomendado!), convém recolher cuidadosamente a limalha para limpeza do equipamento e para uso futuro. O campo magnético do ímã magnetiza cada partícula de limalha, que então se comporta como minúscula bússola magnética. Sua tendência é orientar-se segundo o campo no local onde ela se situa (nessa minúscula região onde o campo pode se assumido como uniforme, ele tem ação diretriz, não motriz --- ele faz girar, mas não transladar!).
Ligeiros golpes desferidos na cartolina abalam os fragmentos de limalha libertando-os transitoriamente do atrito com a cartolina. Coletivamente, eles formam uma figura chamada “espectro magnético” do campo; ele visualiza as linhas de força do campo. A grosso modo, a limalha desenha as linhas de campo na superfície de apoio. O espectro magnético pode ser visualizado, também, mediante uma dúzia de minúsculas bússolas (diâmetro da ordem de um centímetro), dispostas ao redor do ímã.
As linhas do campo B são sempre fechadas: campo de indução não tem fontes nem sorvedouros. Também nisto o campo de indução se distingue do campo eletrostática E : este surge em carga elétrica positiva (fonte do campo) e termina em carga negativa (sorvedouro do campo), sendo nulo no interior de condutor em equilíbrio elétrico. Em geral, esta propriedade de B não se verifica no campo de excitação H, este assunto é esmiuçado em livro-texto.