Ímãs e seus polos
Corte um ímã de barra ao meio e você terá dois ímãs, cada um com seu próprio polo norte e polo sul.
Uma ponta busca o norte, a outra busca o sul
Pendure um ímã de barra por um fio, deixando-o girar livremente: uma das pontas se volta aproximadamente para o norte. Essa ponta recebe o nome de polo norte do ímã ou, mais precisamente, polo que busca o norte; a outra é o polo que busca o sul. Todo ímã tem os dois, seja qual for o formato: barra, ferradura, anel ou placa fina na porta da geladeira. A atração é mais forte nos polos. Por isso os clipes se acumulam nas pontas de um ímã de barra e quase não ficam no meio.
Aproxime dois ímãs e a regra é simples: polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem. Norte afasta norte, sul afasta sul, e norte e sul se atraem. As cargas elétricas seguem uma regra parecida, mas há uma grande diferença, assunto da próxima seção.
Arraste para girar. Use a rolagem ou afaste e aproxime dois dedos para ajustar o zoom.
Não é possível isolar um polo
Cargas positivas e negativas podem ser separadas: ao esfregar um balão, você o deixa com um excesso de carga negativa. Já os polos magnéticos nunca se separam. Corte um ímã de barra ao meio, tentando separar o norte do sul, e cada metade se torna um ímã completo, com um novo polo na superfície do corte. Continue cortando e o mesmo acontece, até chegar a um único átomo de ferro, que ainda tem um norte e um sul. No Sol, as manchas solares frequentemente aparecem em pares de polaridade magnética oposta.
Um polo isolado seria chamado de monopolo magnético. Nenhum jamais foi encontrado, e os físicos continuam procurando. Como os polos sempre aparecem aos pares, a visão moderna é que todo magnetismo vem de cargas elétricas em movimento: elétrons com spin e em movimento ao redor do núcleo dos átomos, ou corrente em um fio. A unidade 4 constrói um ímã a partir de uma corrente.
Por que só alguns metais grudam
Um ímã de geladeira gruda em uma porta de aço, mas não em uma panela de alumínio nem em uma moeda de cobre. Poucos materiais respondem fortemente aos ímãs. São chamados de ferromagnéticos, do latim ferrum, ferro: o próprio ferro, o cobalto, o níquel e o gadolínio, além de ligas como o aço. Algumas ligas de elementos de terras raras, entre eles o neodímio, formam os ímãs permanentes mais fortes de uso comum. Outros materiais também respondem, mas tão fracamente que só instrumentos sensíveis percebem.
Dentro de um pedaço de ferro há pequenas regiões chamadas domínios. Em cada domínio, os átomos, cada um um minúsculo ímã, apontam para o mesmo lado. Mas os próprios domínios apontam em todas as direções, e seus efeitos se anulam. Ao aproximar um ímã, os domínios alinhados a ele crescem, às vezes até o tamanho de milímetros, enquanto os outros encolhem. O ferro se torna um ímã com o polo diferente voltado para o seu e, por isso, é atraído. Calor ou pancadas fortes podem desorganizar os domínios de novo. Acima de uma temperatura chamada temperatura de Curie, 770 °C para o ferro (1043 K), o ferro perde o ferromagnetismo e se torna paramagnético.
| Polo norte de um ímã | A ponta que busca o norte em um ímã suspenso livremente |
| Regra dos polos | Polos iguais se repelem; polos diferentes se atraem |
| Ferromagnético | Fortemente magnético: ferro, cobalto, níquel, gadolínio |
| Domínio | Região em que os ímãs atômicos apontam para o mesmo lado |
| Temperatura de Curie do ferro | 770 °C (1043 K) |
| Monopolo magnético | Um único polo isolado; nunca observado |
- Todo ímã tem um polo que busca o norte e outro que busca o sul.
- Polos iguais se repelem; polos diferentes se atraem.
- Os polos não podem ser separados: um ímã cortado forma dois ímãs.
- Ferro, cobalto, níquel e gadolínio são ferromagnéticos; seus domínios se alinham perto de um ímã.
- Acima da temperatura de Curie (770 °C para o ferro), o ferro perde seu ferromagnetismo.
- Dois polos norte são aproximados. Eles:
- Se repelem
- Se atraem
- Não fazem nada
- Tornam-se polos sul
- Um polo norte e um polo sul são aproximados. Eles:
- Se atraem
- Se repelem
- Não fazem nada
- Trocam de lugar
- Você corta um ímã de barra ao meio. O que obtém?
- Dois ímãs, cada um com N e S
- Um polo N isolado e um polo S isolado
- Dois pedaços de metal não magnético
- Um ímã e um pedaço de ferro comum
- Qual metal NÃO é fortemente atraído por um ímã?
- Alumínio
- Ferro
- Níquel
- Cobalto
- A palavra ferromagnético vem da palavra latina que significa:
- Ferro
- Pedra
- Norte
- Ímã
- A temperatura de Curie do ferro é 1043 K. Quanto isso vale em °C? (uma casa decimal, use 273.15)
- Por que um prego de ferro não magnetizado gruda em um ímã?
- Seus domínios se alinham, tornando-o um ímã com um polo diferente voltado para o seu
- Ele já tem um polo N permanente
- O ferro tem carga positiva
- O ímã o aquece
- O que nunca foi observado?
- Um monopolo magnético
- Um polo sul
- Um ímã de ferradura
- Um domínio magnético
- Aquecer muito um ímã vai:
- Desorganizar seus domínios e enfraquecê-lo
- Torná-lo mais forte
- Inverter seus polos
- Transformá-lo em cobre
- Em que ano Gilbert publicou De Magnete?
- 1600
- 1492
- 1687
- 1820
Fontes deste curso (16)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 22.1 Magnets (all magnets have N and S poles, north-seeking and south-seeking, like poles repel and unlike attract, poles cannot be separated, the magnetic pole near the geographic North Pole is a south magnetic pole, sunspots come in N/S pairs)
- 22.2 Ferromagnets and electromagnets (iron, cobalt, nickel, gadolinium; neodymium alloys; domains grow to millimetre size; Curie temperature of iron 1043 K (770 °C); Oersted saw a compass needle deflected by a current; electromagnets in scrapyard cranes, particle accelerators and MRI; electric current is the source of all magnetism; no monopoles observed)
- 22.3 Magnetic fields and field lines (direction = where a compass north end points; four rules: tangent, density = strength, never cross, closed loops from N to S outside)
- 22.7 Magnetic force on a current-carrying conductor (F = I l B sin θ, 1 T = 1 N/(A·m), example 20.0 A, 5.00 cm, 1.50 T gives 1.50 N; motors)
- 22.9 Magnetic fields produced by currents (Oersted 1820, right hand rule 2, B = μ0 I ÷ (2π r), μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A, Earth's field about 5.0 × 10⁻⁵ T, 25 A at 5.0 cm gives twice that; loop centre B = N μ0 I ÷ 2R; solenoid B = μ0 n I, 2000 loops over 2.00 m with 1600 A gives 2.01 T, MRI; ferromagnetic cores)
- 23.1 Induced emf and magnetic flux (Faraday's iron-ring apparatus, emf only while the field changes, magnet pushed into a coil, faster motion gives more emf, generators, Φ = B A cos θ)
- NIST CODATA 2022 vacuum magnetic permeability μ0 = 1.25663706127(20) × 10⁻⁶ N/A² (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu0)
- NOAA NCEI Geomagnetism Frequently Asked Questions (ncei.noaa.gov/products/geomagnetism-frequently-asked-questions): field like a dipole at Earth's centre, over 90% from the outer core, intensity roughly 25,000 to 65,000 nT (0.25 to 0.65 gauss)
- 1 gauss = 100,000 nT, declination = angle between magnetic north and true north (east positive)
- inclination, dip poles, dipole axis 9.41° from the rotation axis (WMM2020, 2020.0)
- north magnetic pole moving about 55 km per year north-northwest (2001 and 2007 surveys)
- last reversal about 750,000 to 780,000 years ago, reversals spaced 5 thousand to 50 million years, a reversal would take several thousand years, models renewed every five years, blackout zones where H < 2000 nT, compass balance weights differ by hemisphere, true bearing = magnetic bearing + declination
- NOAA NCEI news "World Magnetic Model 2025 Released" (17 December 2024)
- NOAA NCEI "December 2025 State of the Geomagnetic Field" (north dip pole 36 km/yr and south dip pole 9 km/yr since 1 January 2025)
- USGS, "Pre-gilbertian conceptions of terrestrial magnetism" (pubs.usgs.gov/publication/70009843): Gilbert's De Magnete (1600) first suggested that Earth behaves as a great magnet. Royal Institution, Michael Faraday's ring-coil apparatus (rigb.org): made August 1831, success on 29 August 1831, the first electric transformer
- APS News "This Month in Physics History" (Aug 2001): Faraday's electromagnetic rotation experiments of September 1821, the principle behind the electric motor.
Data de verificação: 2026-10-17