Uma pergunta interessante: como seria o mundo se não tivéssemos eletroímãs?

Enquanto os próprios ímãs - e o campo magnético em geral - são fenômenos naturais, os eletroímãs realmente não são. Eles tiveram que ser inventados. E, dado que esses itens combinam uma corrente elétrica com um material magnético, eles chegaram às nossas vidas, na verdade, relativamente tarde na história.

Os eletroímãs são alguns dos ímãs mais poderosos que existem. E, por causa disso, eles se tornaram absolutamente cruciais para a indústria, tecnologia e todo tipo de atividades cotidianas diferentes, até mesmo aquelas que desempenhamos em nossas casas.

E assim, aprender sobre eletroímãs não é apenas uma teoria primitiva e irrelevante. Em vez disso, eles são extremamente úteis - e podem fazer coisas que somente eles realmente são capazes, sem mencionar o fato de que a ciência do eletroímã é bastante fascinante, por si só.

Então, voltando à pergunta: onde estaríamos hoje em dia sem o poder do eletroímã? A resposta, honestamente, não está em lugar algum. Não teríamos geradores - e nenhuma possibilidade de armazenamento e transmissão de energia - por exemplo.

Mas voltaremos a essa pergunta mais tarde. Vamos dar uma olhada na teoria do eletroímã.

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Quando o eletroímã foi descoberto?

Sem o eletroímã, é bem provável que ainda estaríamos vivendo algo como a década de 1820.

Essa tecnologia não foi inventada até a década de 1820, quando dois cientistas em separado - um na Dinamarca e outro, William Sturgeon, na Inglaterra - começaram a brincar com a interação entre eletricidade e magnetismo, como uma experiência de física. Foi Hans Christian Ørsted (ou Oersted) quem primeiro percebeu que uma corrente elétrica cria um campo magnético, enquanto Sturgeon fez o primeiro eletroímã rudimentar.

O eletroimã se parece com o imã comum em seu mecanismo.

No entanto, ninguém sabia como essa bobina de fio de cobre poderia produzir um campo magnético por mais um século, quase quando, em 1906, um físico francês começou a resolver o problema. E com sua teoria do domínio magnético, chegamos um passo mais perto de saber o que realmente estava acontecendo no meio de todo esse fio enrolado.

Mas essa história erra dois dos nomes mais importantes da trajetória do eletromagnetismo. Você deve ter ouvido falar de Michael Faraday - que descobriu o princípio da indução eletromagnética. Ou de André-Marie Ampère, que mostrou que dois fios paralelos se repelem e se atraem, dependendo de como a corrente passa por eles - ele deu seu nome ao amplificador (ou ampère).

O eletromagnetismo tem sido, desde então, uma tecnologia que trouxe ao o mundo coisas que nem percebemos que têm tanta importância, para vermos como estudar física é fundamental.

Então, vamos dar uma olhada mais detalhada nessa ciência?

Recapitulando: O que é magnetismo?

A ciência do eletromagnetismo é baseada no objeto do ímã e em todos os seus fenômenos relacionados: os pólos magnéticos, a força magnética e as partículas carregadas que animam tudo isso em nível subatômico.

Mas você se lembra o que é exatamente o magnetismo? Discutimos isso em detalhes em nosso artigo "O que é magnetismo?". No entanto, é útil ter uma pequena recapitulação aqui.

O magnetismo funciona por causa de elétrons não emparelhados. Enquanto os elétrons são as partículas que compõem parte do átomo, a maioria dos materiais possui pares de elétrons com cargas opostas. Essas partículas de energia são conhecidas como 'rotações' e são convencionalmente chamadas de 'carga positiva' e 'negativa'.

Quando os elétrons são emparelhados, seu respectivo momento magnético é neutralizado - o que significa que eles não têm força magnética.

No entanto, quando não estão emparelhados, não são neutralizados - e em materiais adequadamente magnéticos, cientificamente conhecidos como materiais ferromagnéticos, esses elétrons podem apontar espontaneamente na mesma direção, dando ao material propriedades magnéticas apropriadas.

Esse ferromagnetismo é encontrado em materiais como ferro e níquel.

O que é eletromagnetismo?

Enquanto o magnetismo funciona "naturalmente", os eletroímãs funcionam de maneira um pouco diferente. As descobertas de Ampère, Faraday e Ørsted residem precisamente na percepção de que essa não era a única maneira pela qual o magnetismo funcionava.

Em vez disso, eles viram que o fluxo de corrente elétrica também tem um campo magnético. A descoberta de Ampère - que fios com correntes fluindo em direções opostas se atraem - provou isso.

No eletromagnetismo, todo o fio através do qual a eletricidade está fluindo torna-se magnetizado. Isso, novamente, acontece devido aos elétrons. Mas, em vez de apenas direcionados de uma certa maneira - ou arranjados 'in-line' - em uma corrente elétrica, os elétrons estão livres dos seus átomos e fluem ao longo do comprimento do material. É esse mecanismo que fornece a força magnética.

No entanto, o eletromagnetismo - essa combinação de magnetismo e eletricidade - é muito mais importante do que apenas o próprio eletroímã.

De fato, o eletromagnetismo é, na verdade, descrito como uma das interações fundamentais que motivam todas as leis físicas. E portanto, o eletromagnetismo é a força que mantém os átomos juntos, o responsável pela luz e pela ligação de compostos químicos.

O eletromagnetismo é realmente um dos assuntos que mais caem em física no enem. E sua descoberta - assim como nossa capacidade de aproveitar seu poder - tem sido uma parte extremamente importante do desenvolvimento científico do ser humano.

Como os eletroímãs funcionam?

Mas como exatamente funciona esse tal de eletroímã? Já ouvimos o suficiente sobre a teoria, mas é importante entender na prática.

Polos de atração são comuns aos imãs mecânicos e elétricos.

Um eletroímã funciona da mesma maneira que um simples ímã de barra. Como um ímã normal, ele possui um pólo norte e um pólo sul, que tendem a rejeitar os pólos idênticos de outros ímãs. Novamente, da mesma maneira, ele produz um campo magnético - o mesmo que você seria capaz de observar com pedaços de ferro.

No entanto, a diferença entre um eletroímã e um imã normal é que um eletroímã possui um campo magnético muito mais forte. E, é claro, você pode desligá-lo e ligá-lo desligando a corrente. Ambas as coisas o tornam particularmente útil.

A estrutura de um eletroímã

Como discutimos acima, a razão física da força magnética difere entre um ferro-ímã normal e seu primo eletromagnético. No primeiro, os elétrons estão alinhados - no entanto, no segundo, a corrente de elétrons produz o campo magnético.

Portanto, os fios são magnéticos, como mostrou Ampère. Mas, para criar um eletroímã, usamos um método mais sofisticado.

Este método é baseado em bobinas de fio. Pegue um pedaço cilíndrico de metal ferromagnético, como o ferro, e enrole-o na bobina de arame - geralmente feita de cobre - em torno dela. Assim que você liga a eletricidade, a corrente passa pelo fio e magnetiza o metal no centro - exatamente como um ímã permanente.

Desligue a eletricidade e o metal deixará de ser magnético.

É realmente simples assim. E você não precisa estritamente do núcleo de ferro - já que o campo magnético produzido pela bobina já está centrado no furo no meio da mesma. No entanto, esse núcleo de ferro, ou 'núcleo magnético', torna o eletroímã ainda mais poderoso - milhares de vezes mais forte.

Você poderia fazer um eletroímã, se quisesse. Mas tenha cuidado - e faça-o sob supervisão.

Para que usamos eletroímãs?

Então, voltemos à pergunta: como seria o mundo hoje em dia se não tivéssemos eletroímãs? É realmente uma pergunta fascinante - e talvez pudéssemos expressá-la melhor como que coisas não teríamos se não tivéssemos eletroímãs?

Graças ao mecanismo do eletroimã, alguns dos aparelhos que temos hoje podem funcionar.

A resposta é potencialmente longa. Mas podemos responder a essa pergunta com referência a algumas das tecnologias mais poderosas e onipresentes que usam o eletromagnetismo. Eles estão em todo lugar. E nem é preciso saber tudo sobre física para reconhecê-las.

Motores e geradores elétricos

Um motor elétrico - que você encontra em carros e em todos os tipos de outras máquinas - depende da interação de um campo magnético com uma corrente elétrica.

Estes são feitos de um estator - um ímã em torno da borda do motor que permanece estático - e um rotor, um eletroímã rotativo quase idêntico à bobina descrita acima.

À medida que a eletricidade é colocada na bobina, ela se atrai para o estator, que é então invertido para repelir. Conseqüentemente, a bobina gira e produz energia mecânica continuamente.

A propósito, esses motores estão presentes em tudo, desde o computador aos fones de ouvido, do forno ao disco rígido. Os geradores são idênticos, mecanicamente; eles simplesmente trabalham na direção oposta.

Transformadores

Dado que os fios de energia elétrica carregam centenas de milhares de volts elétricos, antes que a eletricidade entre na sua torradeira (que precisa apenas de duzentos volts), ela precisa ser reduzida em voltagem. É isso que um transformador faz.

Ele funciona através da colocação de duas bobinas. Essa enorme tensão elétrica passa pela primeira bobina. Se você colocar uma bobina com menos voltas ao lado, a corrente elétrica passará para a próxima bobina - mas terá uma tensão mais baixa.

Sem isso, você não seria capaz de usar nenhum equipamento elétrico em sua casa.

Levitação magnética

Uma das coisas mais legais que as pessoas fizeram com eletroímãs é a levitação magnética ou maglev. Este é um sistema de transporte no qual os trens levitam - e podem ir mais rapidamente com mais eficiência devido à falta de atrito.

Para você ter uma ideia, o eletroimã está presente até mesmo em alguns tipos de trens.

Isso requer conjuntos de ímãs muito fortes. Um levanta o trem dos trilhos e o outro impulsiona o trilho.

Percebeu como aprender física a partir de objetos do nosso dia a dia pode ser muito mais interessante?

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Marcia

Jornalista. Professora. Tradutora. Bailarina. Mãe. Mulher. Dedicada às minhas lutas diárias. Em constante transformação. Quando não há mais nada a dizer, escrevo!!!