Introdução ao magnetismo

RKA18MP - Vocês já devem ter ouvido falar em gravidade e vocês também já devem ter ouvido falar sobre eletrostática. Então, agora é a hora de falarmos sobre uma força fundamental do universo. Esta força é provavelmente a 2ª das forças mais conhecidas por nós, assim como a gravidade. A força da qual estamos falando se chama magnetismo. E de onde o magnetismo vem? Bom, para começo de conversa, houve várias civilizações, bom, eu não sou propriamente um bom historiador, mas várias civilizações que encontraram pedras-ímã, que são um tipo de objeto que atrai outros objetos, como isto aqui, ou seja, outros ímãs ou, então, outros objetos metálicos, tais como ferro e objetos compostos de ferro. Esses objetos compostos de ferro são chamados de pedras-ímã. Aí vai uma curiosidade histórica: tais objetos são chamados de ímãs porque eles foram encontrados próximo à província de Magnésia. Os habitantes de Magnésia são chamados de magnésios. Bom, mudando de assunto. Se você quiser saber mais sobre o local e seu povo, podem procurar na internet. Nosso principal objetivo aqui no momento é o assunto magnetismo. Dessa forma, eu acho que todos já ouvimos falar ou sabemos alguma coisa sobre magnetismo. Quem nunca brincou de ímãs ou manipulou uma bússola, não é mesmo? Mas, o que vamos aprender agora é extremamente importante, sendo assim, eu acho que poderíamos tentar desvendar e compreender o que se entende por magnetismo vendo como o magnetismo tem a ver com eletricidade. Vocês verão que a força eletrostática e a força magnética são parecidas, sendo que são vistas de uma perspectiva diferente no que diz respeito a certas referências. Eu sei que vocês já devem estar pensando que este assunto será muito mais complicado de se entender, porém, de acordo com as orientações de Newton, essas duas forças são tratadas como duas forças diferentes. O que eu estou tentando explicar é que, apesar de já estarmos acostumados com os ímãs e com o fato de a gravidade existir, nos parece meio misterioso quando começamos a pensar nesses dois assuntos. Bom, levando em consideração tudo o que foi dito até o momento, vamos tentar refletir sobre o magnetismo e suas propriedades. Bem, todos nós sabemos o que é um ímã. Eu não quero que a cor desse seja amarelo. Vou fazer as terminações dele com a cor amarelo. Opa, também não é isso que eu queria. Bem, isso aqui sim. Temos um ímã. Todos sabemos que um ímã sempre tem dois polos. O ímã tem o polo norte e o polo sul. Esses nomes foram dados por uma questão de convenção, ok? Porque quando as pedras-ímã foram descobertas, ou melhor, quando eles testaram o magnetismo delas com uma agulha, introduzindo a agulha dentro de um pedaço de cortiça mergulhado em um balde de água, verificou-se que a agulha apontaria para o polo norte. Então, chegaram à conclusão de que a direção para a qual a agulha apontasse no experimento seria chamado de polo norte e, consequentemente, o ponto para o qual a agulha indicasse a direção sul, seria chamado, então, geograficamente de polo sul. Ou, outra forma de entendermos isso é: imagine que nós temos um ímã. A direção ao lado para o qual o ímã desloca ele próprio, ímãs têm capacidade de apontar para direções sem necessidade de estímulo, dizia eu, então, é que se um ímã aponta geograficamente para o norte, dizemos que esta direção se denominará polo norte e, consequentemente, o lado oposto será denominado polo sul. E você provavelmente já deve saber que a parte de cima da terra se chama polo norte. Aqui temos o polo norte e aqui o polo sul. Existe uma noção diferente quando, dentro do assunto magnetismo, nos referimos ao termo norte. E aí, o que acontece é que, por exemplo, temos uma bússola: o ponto norte deste objeto é para onde a bússola vai apontar. Na verdade, o norte magnético se move, uma vez que a terra apresenta movimento de fluidos em todo o seu interior. Neste interior da terra, existem muitas interações e movimentações. Não é um tipo de movimentação ou interação comum. O norte magnético se localiza exatamente na parte norte do Canadá. Sendo assim, esse tal norte magnético podia estar bem aqui. Então, aqui poderia estar localizado o norte magnético. Quanto ao sul magnético, eu não sei afirmar exatamente, uma vez que esse local se encontra numa região, e não num ponto específico, então diríamos que se localiza um pouco afastado do eixo geograficamente determinado entre polos norte e sul. Bom, isso é um pouquinho confuso. O norte magnético é a localização geográfica para onde o ponto norte de um ímã vai apontar que, no entanto, seria o polo sul, se vocês vissem a terra como se ela fosse um ímã. Então, se a terra fosse um ímã gigante, você, na verdade, enxergaria esse ponto como se fosse o polo sul geográfico da Terra e, consequentemente, o polo sul geográfico da terra seria o polo norte do meu ímã. Vocês podem se aprofundar um pouco mais através da internet. Admito que o assunto é um pouco confuso, mas, no geral, quando as pessoas se referem ao norte magnético ou se referem ao polo norte, eles estão se referindo à área geográfica do norte, ao passo que o polo sul se refere à área geográfica do sul. A razão pela qual estou fazendo essa distinção se deve ao fato de sabermos que, quando manipulamos as propriedades dos ímãs, como por exemplo a eletricidade ou a eletrostática, veremos a diferença entre essas duas propriedades. Dizia eu: quando manipulamos essas propriedades é que os polos opostos dos ímãs se atraem. Então, digamos que esse lado do meu ímã seja atraído pelo polo norte da terra. Sendo assim, temos o polo norte da terra ou o norte magnético da terra. Na verdade, será o polo sul deste meu ímã e vice-versa. O polo sul do meu ímã, bem aqui, será atraído para o sul magnético da terra a qual indica, na verdade, o polo norte deste ímã, que nós chamamos de Terra. Para simplificar um pouco, acho melhor a gente deixar a Terra um pouco de lado nesses exemplos, se não vai ficar muito confuso para vocês. Vou simplificar somente usando as barras, pois acho que os exemplos parecem mais claros com elas. Bom, agora me bateu uma dúvida: será que o elemento químico magnésio foi descoberto na região da Magnésio, na Grécia também? Provavelmente. Eu pesquisei sobre um remédio chamado "leite de magnésia", que é um tipo de laxante. Bom, esse remédio não foi descoberto na região grega de Magnésia, mas leva magnésio em sua composição. Bom, eu achei que esse remédio poderia ter sido descoberto lá, uma vez que o elemento magnésio foi descoberto na região grega da Magnésia. Bom, já chega de falar da região da Magnésia. Vamos de volta ao nosso assunto: ímãs e magnetismo. Então, se aqui temos um ímã, vou desenhar um outro ímã aqui... Bom, mudando de ideia, vou apagar tudo, certo? Vou desenhar mais dois ímãs. Bom, isso nós já aprendemos desde crianças, isto é, o polo norte aqui, e o polo sul aqui. Mais uma vez, lembramos e sabemos desde muito pequenininho que, quando temos dois ímãs, o polo norte de um vai ser atraído pelo polo sul do outro ímã. Sabemos também que se eu virasse esse ímã, ele iria repelir o polo norte. Lembrando que dois ímãs apontados para o norte não se atraem, ou seja, repelem um outro. E aí, dá para ter uma noção, assim como tivemos a oportunidade de observar com eletrostática, que ímãs geram um campo. Eles geram esses vetores à sua volta e, se você colocar alguma coisa neste campo, ele será afetado por isso. Haverá uma corrente de força agindo sobre ele. Então, antes de nos aprofundarmos um pouco no assunto campo magnético, eu, na verdade, quero fazer uma distinção importante entre magnetismo e eletrostática. O magnetismo sempre se apresenta na forma de um "dipolo". E o que significa um "dipolo"? Dipolo significa que algo tem dois polos. No nosso caso, um polo norte e um polo sul. Dois polos. Em eletrostática, trabalhamos com cargas, então temos duas cargas em eletrostática. Temos uma carga positiva e uma carga negativa. Eis as nossas duas cargas. Mas, elas poderiam existir separadamente. Poderíamos ter um próton, não seria necessário ter um elétron aqui, bem pertinho desse. Teria, então, um próton e ele criariam um campo eletrostático positivo, e a carga no nosso ponto positivo produziria nossas linhas de campo e isso seria repelido então nem sempre é necessário ter uma carga positiva aqui. Da mesma forma, poderíamos ter um elétron, mas não temos um próton aqui. Dessa forma teríamos um monopolo. Chamamos de monopolo algo que apresenta somente uma carga, quando estamos nos referindo à eletrostática. Já em magnetismo, sempre teremos dipolos. Se eu pegasse ímã e o partisse no meio, de alguma forma miraculosamente, cada uma dessas metades de cima se transformariam em mais dois outros irmãs, onde teríamos o sul e, aqui, o norte. Esse seria o sul, e esse o norte. Na verdade, na teoria, eu soube que poderia existir algo como um ímã monopolo, no entanto, isso não foi observado na natureza. Sendo assim, tudo o que já foi observado na natureza tem se mostrado como um dipolo. Desta forma, se continuássemos partindo este ímã mais e mais até que só restasse um átomo nele, isso geraria um objeto com um único átomo, o qual, ainda assim, seria considerado um dipolo magnético. Esse dipolo de um átomo só ainda possui um polo norte e um polo sul. Na verdade, acontece que, em todos os ímãs, o campo magnético é gerado por elétrons contidos em seu interior. Pelo movimento dos elétrons, e isso vocês sabem, quando falamos sobre movimentos dos elétrons, imaginamos algo como uma pequena bola de energia rodando, mas, vocês sabem, os elétrons possuem massa, porém ainda há incerteza sobre o fato de os elétrons serem compostos de energia ou de massa. Então, eu pergunto: como uma bola de energia faz para girar? A relação é quase metafísica. Não é nosso objetivo um aprofundamento maior sobre isso agora. Eu ainda acho muito cedo para vocês saberem a resposta da minha pergunta anterior. Acontece que a metafísica é uma dimensão com a qual não estamos acostumados a lidar. Mesmo esses ímãs, se os campos magnéticos são gerados pelos movimentos internos dos elétrons e pelo campo magnético gerado pela movimentação dos elétrons em volta dos prótons e nêutrons. Eu espero que vocês estejam conseguindo acompanhar com muita atenção, e você pode estar se perguntando: como é que pode uma barra de metal ser magnetizada algumas vezes e outras não? Bem, o que acontece é que quando todos os elétrons estão realizando movimentações diferentes de forma aleatória no interior de uma barra de metal, esta não está magnetizada. Isso se deve ao fato de os spins magnéticos, ou o magnetismo criado pelos elétrons, estarem anulando uns aos outros, pois esse movimento é aleatório, no entanto, se esse movimento dos elétrons for harmonizado ou alinhado, e se os spins também forem alinhados, aí, sim, teremos uma barra magneticamente carregada. Bom, já estou sem tempo. Espero que vocês tenham conseguido aprender alguns conceitos a respeito do que se entende por ímãs. Na próxima oportunidade, aprenderemos sobre os efeitos desses objetos. Falaremos a respeito do que se pensa sobre um campo magnético e, posteriormente, falaremos também sob o efeito de um campo magnético sobre um elétron, ou sobre algo que não seja um elétron, como por exemplo, uma carga móvel. Até a próxima, pessoal. Tchau, tchau!