O que é magnetismo? Definição, Exemplos, Fatos

Os povos antigos usavam magnetitas, ímãs naturais feitos de magnetita mineral de ferro. De fato, a palavra "ímã" vem das palavras gregas magnetis lithos, que significa "pedra magnésia" ou magnetita. Thales de Mileto investigou as propriedades do magnetismo em torno de 625 aC a 545 aC. O cirurgião indiano Sushruta usou ímãs para fins cirúrgicos na mesma época. Os chineses escreveram sobre magnetismo no século IV aC e descreveram o uso de uma pedra angular para atrair uma agulha no primeiro século. No entanto, o bússola não foi utilizado para navegação até o século 11 na China e 1187 na Europa.

Embora os ímãs fossem conhecidos, não havia uma explicação para sua função até 1819, quando Hans Christian Ørsted descobriu acidentalmente campos magnéticos ao redor de fios vivos. A relação entre eletricidade e magnetismo foi descrita por James Clerk Maxwell em 1873 e incorporado na A teoria da relatividade especial de Einstein em 1905.

Então, qual é essa força invisível? Magnetismo é causado pela força eletromagnética, que é uma das quatro forças fundamentais da natureza. Qualquer carga elétrica em movimento (corrente elétrica) gera um campo magnético perpendicular a ele.

Além da corrente que viaja através de um fio, o magnetismo é produzido pelos momentos magnéticos da rotação partículas elementares, como elétrons. Assim, toda a matéria é magnética até certo ponto, porque os elétrons que orbitam um núcleo atômico produzem um campo magnético. Na presença de um campo elétrico, átomos e moléculas formam dipolos elétricos, com carga positiva núcleos se movendo um pouco na direção do campo e elétrons com carga negativa movendo o outro caminho.

Todos os materiais exibem magnetismo, mas o comportamento magnético depende da configuração eletrônica dos átomos e da temperatura. A configuração eletrônica pode fazer com que os momentos magnéticos se cancelem (tornando o material menos magnético) ou se alinhem (tornando-o mais magnético). O aumento da temperatura aumenta o movimento térmico aleatório, dificultando o alinhamento dos elétrons e normalmente diminuindo a força de um ímã.

O magnetismo pode ser classificado de acordo com sua causa e comportamento. Os principais tipos de magnetismo são:

Diamagnetismo: Exibição de todos os materiais diamagnetismo, que é a tendência a ser repelida por um campo magnético. No entanto, outros tipos de magnetismo podem ser mais fortes que o diamagnetismo, sendo observados apenas em materiais que não contêm elétrons não emparelhados. Quando pares de elétrons estão presentes, seus momentos magnéticos de "giro" se cancelam. Em um campo magnético, os materiais diamagnéticos são magnetizados fracamente na direção oposta ao campo aplicado. Exemplos de materiais diamagnéticos incluem ouro, quartzo, água, cobre e ar.

Paramagnetismo: Em um material paramagnético, existem elétrons não emparelhados. Os elétrons não emparelhados são livres para alinhar seus momentos magnéticos. Em um campo magnético, os momentos magnéticos se alinham e são magnetizados na direção do campo aplicado, reforçando-o. Exemplos de materiais paramagnéticos incluem magnésio, molibdênio, lítio e tântalo.

Ferromagnetismo: Os materiais ferromagnéticos podem formar ímãs permanentes e são atraídos por ímãs. Um ferro-ímã possui elétrons não emparelhados, e os momentos magnéticos dos elétrons tendem a permanecer alinhados mesmo quando removidos de um campo magnético. Exemplos de materiais ferromagnéticos incluem ferro, cobalto, níquel, ligas desses metais, algumas ligas de terras raras e algumas ligas de manganês.

Antiferromagnetismo: Ao contrário dos ferromagnetos, os momentos magnéticos intrínsecos dos elétrons de valência em um antiferromagneto apontam em direções opostas (anti-paralelo). O resultado é nenhum momento magnético líquido ou campo magnético. O antiferromagnetismo é visto em compostos de metais de transição, como hematita, ferro manganês e óxido de níquel.

Ferrimagnetismo: Como ferromagnetos, ferrimagnetos reter magnetização quando removidos de um campo magnético, mas pares vizinhos de elétrons apontam em direções opostas. O arranjo de treliça do material torna o momento magnético apontando em uma direção mais forte do que o apontado na outra direção. O ferrimagnetismo ocorre na magnetita e outras ferritas. Como os ímãs de ferro, os ímãs de ferro são atraídos por ímãs.

Também existem outros tipos de magnetismo, incluindo superparamagnetismo, metamagnetismo e vidro de giro.

Alguns organismos vivos detectam e usam campos magnéticos. A capacidade de detectar um campo magnético é chamada de magnetocepção. Exemplos de criaturas capazes de magnetocepção incluem bactérias, moluscos, artrópodes e pássaros. O olho humano contém uma proteína criptocromo que pode permitir algum grau de magnetocepção nas pessoas.

Muitas criaturas usam magnetismo, que é um processo conhecido como biomagnetismo. Por exemplo, quitões são moluscos que usam magnetita para endurecer os dentes. Os seres humanos também produzem magnetita no tecido, o que pode afetar as funções do sistema imunológico e nervoso.