Todas as maneiras possíveis de fazer um ímã permanente estão listadas no caderno do aluno de Joseph Henry, mantido na Universidade de Princeton. Henry, o físico americano do século 18, é conhecido - junto com Michael Faraday - como o pai da tecnologia elétrica, então não é nenhuma surpresa que um dos métodos que ele descreve usa eletricidade. Acontece que, se você tiver o tipo certo de haste de metal e energia elétrica suficiente, a indução eletromagnética pode transformar a haste em um forte ímã permanente. Quão forte? Definitivamente mais forte do que um ímã de geladeira.
O que é magnetismo?
O magnetismo e a eletricidade não estão apenas relacionados, eles são os dois lados da mesma moeda, e foi o fenômeno da indutância eletromagnética, descoberto independentemente por Henry e Faraday, que levou a este realização. Os elétrons têm spin, o que dá a cada átomo um pequeno campo magnético. É possível induzir os elétrons dentro de certos metais a girar na mesma direção, e isso dá ao metal propriedades magnéticas. A lista de metais que fazem isso não é longa, mas o ferro é um deles e, como o aço é feito de ferro, também pode ser magnetizado.
Maneiras de fazer um ímã
Entre os métodos que Henry menciona para transformar uma barra de ferro ou aço comum em um ímã estão:
- Esfregue a haste com um pedaço de metal que já está magnetizado.
- Esfregue a haste com dois ímãs, puxando o pólo norte de um ímã do centro da haste para uma extremidade enquanto você desenha o pólo sul do outro ímã na direção oposta.
- Pendure a barra verticalmente e bata repetidamente com um martelo. O efeito de magnetização é mais forte se você aquecer a haste.
- Induza um campo magnético com uma corrente elétrica.
O resultado final de cada método é induzir os elétrons na barra a girar na mesma direção. Como a eletricidade é feita de elétrons, é bom supor que o último método seja o mais eficiente.
Fazendo seu próprio ímã
Você precisa de uma haste de aço, ferro ou outro material que possa ser magnetizado. (Dica: não há muitas outras opções.) Um prego de aço de 10d ou maior é perfeito. Se você não tiver certeza se é aço, use um pequeno ímã para testá-lo. Você também precisa de um ou dois pés de fio de cobre isolado e uma fonte de alimentação, como uma bateria de célula D ou um transformador de baixa tensão que pode ser conectado a uma tomada. Se você optar por um transformador, certifique-se de que ele tenha terminais aos quais você possa conectar os fios.
Para magnetizar o prego, enrole o fio em torno dele, formando o máximo de espirais que puder. Não há problema em sobrepor o fio em cima das bobinas que você já enrolou. A força do campo indutivo - e do seu ímã - aumenta à medida que você aumenta o número de bobinas, então seja generoso. Deixe as pontas dos fios livres e retire alguns centímetros do isolamento para poder conectá-los à fonte de alimentação.
Conecte os fios à fonte de alimentação e ligue a alimentação. Deixe a energia ligada por um minuto ou mais e, em seguida, desligue-a. Teste o prego segurando-o sobre algumas limalhas de ferro. Agora ele deve ser magnetizado e atrair as limalhas, mesmo quando a energia está desligada.
Aumentando a Força
Você pode aumentar a força do ímã aumentando o número de bobinas. Por exemplo, se você dobrar o número de bobinas, dobrará a força do campo indutivo. No entanto, ao aumentar o comprimento do fio para fazer isso, você aumenta a resistência elétrica, o que diminui a quantidade de corrente que flui através do fio. Como a corrente, que é o movimento dos elétrons, cria o campo, a energia indutiva diminui. Compense essa perda de corrente aumentando a tensão, alterando a configuração no transformador ou usando uma bateria maior.
Avisos
Certifique-se de manter a tensão dentro de limites seguros. Você não quer se eletrocutar, nem quer criar um ímã que grude permanentemente na geladeira.