Mostrar o resultado da interação entre o campo magnético de um ímã e diversos materiais.

Determinados materiais apresentam propriedades magnéticas. Por propriedade magnética se entende a capacidade que um objeto tem de atrair outros objetos. Na interação entre dois objetos feitos de materiais magnéticos há também a possibilidade de repulsão entre eles. Os materiais que naturalmente apresentam propriedades magnéticas são chamados de ímãs. Convém notar que esses fenômenos de atração e repulsão podem também ser observados em materiais não magnéticos. Por exemplo, entre dois objetos carregados elétricamente. Porém, mesmo que carregados elétricamente, materiais não magnéticos não interagem com materiais magnéticos.
Em geral, propriedades elétricas ou magnéticas estão associadas a classes de materiais diferentes.
Uma outra forma de distinguir o tipo de fenômeno é conhecendo-se um dos materiais envolvidos. Sabemos que um ímã natural possui propriedades magnéticas: então todos os materiais que ele atrair ou repelir também terão propriedades magnéticas.
As propriedades básicas observadas em materiais magnéticos são explicadas pela existência de dois polos diferentes no material. A esses polos se dão os nomes de polo norte e sul. Polos de mesmo tipo se repelem e polos de tipos opostos se atraem. A esta configuração de dois polos dá-se o nome de "dipolo magnético". O dipolo magnético é a grandeza que determina quão forte é o ímã e sua orientação espacial pode ser represenada por uma flecha que aponta do polo sul para o polo norte.
As propriendades magnéticas dos materiais tem sua origem nos átomos, pois quase todos os átomos são dipolos magnéticos naturais e podem ser considerados como pequenos ímãs, com polos norte e sul. Isto é algo que decorre de uma somatória de dipolos magnéticos naturais dos elementos básicos da matéria (o "spin") com o movimento orbital dos elétrons ao redor do núcleo (pois este movimento cria um dipolo magnético próprio).
Para cada material, a interação entre seus átomos constituíntes determina como os dipolos magnéticos dos átomos estarão alinhados. Sabe-se que dois dipolos próximos e de igual intensidade anulam seus efeitos se estiverem alinhados anti-paralelamente; somam seus efeitos se estiverem alinhados paralelamente.

Assim, teremos os seguintes casos:
• Se os dipolos, sob qualquer condição, permanecerem desalinhados, apontando em direções aleatórias, há um cancelamento geral dos efeitos dos dipolos e o material não apresenta nenhuma propriedade magnética macroscopicamente observável (material não-magnético).
• No caso dos dipolos estarem todos alinhados, temos um material chamado ferromagnético permanente (ímã natural).
• Se os dipolos somente se alinharem na presença de um outro ímã, temos três casos:
• material ferromagnético: o ímã externo, ao atrair um dos polos de cada um dos átomos do material ferromagnético, termina por alinhar todos os dipolos magnéticos deste. Com todos os seus dipolos magnéticos alinhados, o ferromagnético, para todos os efeitos comporta-se como um ímã natural. O resultado final é que o material ferromagnético é atraído pelo ímã natural. O ferro, o níquel e o cobalto são alguns exemplos de materiais ferromagnéticos.
• material paramagnético: o alinhamento é similar ao caso ferromagnético, porém de intensidade aproximadamente 1000 vezes menor. Por isso também não é de fácil observação. O resultado final é que o material paramagnético é muito fracamente atraído pelo ímã natural. O vidro, o alumínio e a platina são alguns exemplos de materiais paramagnéticos.
• material diamagnético: além de causas diferentes, macroscopicamente é o caso oposto do paramagnético. O resultado final é que o material diamagnético é muito fracamente repelido pelo ímã natural. No fundo, todo material é diamagnético; só que na maioria dos casos o ferromagnetismo (permanente ou não) ou o paramagnetismo são mais fortes que o diamagnetismo. A água, a prata, o ouro, o chumbo e o quartzo são alguns exemplos de materiais diamagnéticos.
Convém ressaltar que o alinhamento nunca é total, nem em número de dipolos e nem na direção de cada um deles; trata-se de médias.
De acordo com um dos primeiros pesquisadores do magnetismo, Michael Faraday, o campo magnético é a região do espaço na qual se realiza a interação magnética entre dois objetos que apresentam propriedades magnéticas. E as linhas de campo são as linhas imaginárias que mapeiam o sentido deste campo em torno dos objetos. Ou seja, elas indicam a direção da atração ou repulsão magnética num ponto do espaço sob a influência de objetos magnetizados. As linhas de campo apontam do polo norte para o polo sul.

A atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados é intermediado pela ação do campo magnético. Por outro lado, pode não haver atração ou repulsão entre dois objetos magnetizados, mesmo havendo entre eles campo magnético. Isto ocorre porque o campo magnético de um ímã enfraquece conforme aumenta a distância a ele. Então, dependendo da distância que separam os ímãs, o campo magnético não é forte o suficiente para, por exemplo, vencer o atrito que existe entre cada ímã e a superfície de uma mesa sobre a qual eles estejam colocados.

Ao aproximarmos um objeto de um ímã, ocorrerá uma interação entre o campo magnético desse ímã com os átomos desse objeto. Os átomos desse objetos vão se alinhar com o campo magnético do ímã, criando assim o seu próprio campo magnético. Esses dois campos magnéticos agora vão interagir.

Esta interação pode ser de dois tipos: atrativa ou repulsiva. Porém nem sempre esta interação é percebida macroscópicamente.

Como foi dito no contexto, a interação de um ímã com um objeto, pode ser separada em três casos: material ferromagnético (que é atraído pelo ímã natural e pode ser observado macroscópicamente), material paramagnético (que é atraído pelo ímã natural e é de difícil observação macroscópica), material diamagnético (que é repelido pelo ímã natural e é de difícil observação macroscópica).

A idéia desse experimento é estudar a interação desses objetos com um ímã e também um fenômeno denominado indução magnética. Para isso é preciso reunir vários objetos do cotidiano e aproximá-los de um ímã, ou o ímã deles, tanto faz.

No estudo da interação desses objetos com o campo magnético de um ímã, pode-se observar dois resultados: a interação na forma de atração (por alguns objetos metálicos) e a não interação (com outros objetos metálicos e não metálicos). A palavra não interação está grifada, pois sabemos que sempre há interação, mas que ela nem sempre se mostra macroscópicamente.

Podemos concluir que os objetos que foram atraídos pelos ímãs são ferromagnéticos e os objetos que não foram atraídos pelo ímã, provavelmente devem ser paramagéticos ou diamagnéticos. Mas também pode ser um objeto ferromagnético. Isso ocorre quando o ímã utilizado for muito fraco. Neste caso não será percebida nenhuma atração.

Outro fenômeno que se pode estudar é a indução magnética (veja o contexto).

A polarização dos átomos de um material ferromagnético e o seu consequente alinhamento na direção do campo magnético de um ímã, faz com que este objeto se comporte como se fosse um ímã natural. Isso ocorre enquanto ele estiver na presença deste campo magnético. Nesta condição, este objeto pode atrair outros objetos para si, pois mesmo que momentaneamente, ele tem todas as características de um ímã.

A indução magnética pode fazer com que vários objetos se atraiam em cascata: o ímã atrai um objeto, este objeto atrai um segundo, que atrai um terceiro e assim por diante. Porém, esta indução não se dá indefinidamente. O campo magnético de cada objeto imantado é mais fraco do que o campo magnético do objeto que o imantou. A sequência termina quando um objeto dessa cadeia não é mais capaz de atrair outro objeto.

 
 

Item	Observações
Ímã	Ímãs são encontrados em alto falantes, ferro velho, lojas de materiais elétricos, em alguns brinquedos, em objetos de decorção como os ímãs de geladeira, etc.
Objetos	Indicaremos alguns objetos, mas qualquer objeto serve: prego, alfinete, papel alumínio, borracha escolar, régua, lápis, vidro, etc.

• Coloque o objeto sobre uma mesa e aproxime dele um ímã. Observe se ele é atraído ou repelido pelo ímã ou se nada acontece;
• Depois de identificar quais são atraídos pelo ímã, tente colocar vários dele em cadeia e veja quantos você consegue colocar. Veja a figura B no esquema geral de montagem.

Esquema Geral de Montagem

WGQ/FCL