O que torna os ímãs fortes?

Magnetismo é o nome do campo de força gerado por ímãs. Através dela, os ímãs atraem certos metais à distância, fazendo-os se aproximarem sem qualquer causa aparente. É também o meio pelo qual os ímãs afetam uns aos outros. Todos os ímãs têm dois pólos, chamados pólos “norte” e “sul”. Os pólos magnéticos semelhantes se atraem, enquanto os pólos magnéticos diferentes se afastam. Existem muitas diferenças tipos de ímãs com uma grande variedade de níveis de força. Alguns ímãs mal são fortes o suficiente para segurar o papel na geladeira. Outros são fortes o suficiente para levantar carros.

Para entender o que torna os ímãs fortes, você deve entender um pouco da história da ciência do magnetismo. No início do século 19, a existência do magnetismo era conhecida, assim como a existência da eletricidade. Em geral, esses fenômenos eram considerados dois fenômenos totalmente separados. Porém, em 1820, o físico Hans Christian Oersted provou que correntes elétricas geram campos magnéticos. Logo depois, em 1855, outro físico, Michael Faraday, provou que a mudança de campos magnéticos poderia gerar correntes elétricas. Assim, foi demonstrado que eletricidade e magnetismo fazem parte de um mesmo fenômeno.

Toda matéria é feita de átomos e todos os átomos são feitos de minúsculas cargas elétricas. No centro de cada átomo fica o núcleo, um pequeno aglomerado denso de matéria com carga elétrica positiva. Ao redor de cada núcleo está uma nuvem ligeiramente maior de elétrons carregados negativamente, mantida no lugar pela atração elétrica do núcleo do átomo.

Os elétrons estão constantemente em movimento. Eles estão girando tanto quanto se movendo em torno dos átomos dos quais fazem parte, e alguns elétrons até se movem de um átomo para outro. Cada elétron em movimento é uma minúscula corrente elétrica, porque uma corrente elétrica é apenas uma carga elétrica em movimento. Portanto, como Oersted mostrou, cada elétron em cada átomo gera seu próprio minúsculo campo magnético.

Na maioria dos materiais, esses minúsculos campos magnéticos apontam em muitas direções diferentes e, portanto, se anulam, de acordo com Kristen Coyne, do National High Magnetic Field Laboratory. Os pólos norte estão quase sempre próximos aos pólos sul, e o campo magnético líquido de todo o objeto é próximo a zero.

Quando alguns materiais são expostos a um campo magnético externo, essa imagem muda. O campo magnético externo força todos aqueles pequenos campos magnéticos a se alinharem. Seu pólo norte empurra todos os pequenos pólos norte na mesma direção: para longe dele. Ele puxa todos os pequenos pólos sul magnéticos em sua direção. Isso faz com que os minúsculos campos magnéticos dentro do material adicionem seus efeitos. O resultado é um forte campo magnético líquido no objeto como um todo.

Quanto mais poderoso for o campo magnético externo aplicado, maior será a magnetização resultante. Este é o primeiro dos fatores que determinam a força de um ímã. O segundo é o tipo de material do qual o ímã é feito. Diferentes materiais produzem ímãs de diferentes intensidades. Aqueles com alta permeabilidade magnética (que é uma medida de quão responsivos eles são aos campos magnéticos) são os ímãs mais fortes. Por esse motivo, o ferro puro é usado para fazer alguns dos ímãs mais fortes.