Magnetismo e campos magnéticos

RKA12JL – Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma aula de Ciências da Natureza. E, nesta aula, vamos conversar um pouco sobre os ímãs e campos magnéticos. Para começar a falar sobre isso, observe que aqui temos uma imagem do que hoje chamamos de ímã, em que temos esses pregos de metal sendo atraídos por essa pedra. Essa pedra tem um nome, ela é chamada de magnetita. O ser humano conhece a magnetita há milhares de anos. Na verdade, o nome vem da Grécia Antiga. Historicamente falando, essas pedras, que futuramente chamaríamos de magnetita, eram encontradas na Magnésia, em uma região da Grécia. Inclusive, o elemento magnésio, que não tem nada a ver com a magnetita, também foi encontrado nessa área, que é de onde vem o seu nome. Agora, uma coisa interessante é que as pessoas dessa região observavam vários fenômenos com essas pedras, como a atração de metais, por exemplo. Mas não era apenas isso que era observado. Eles também observaram que, se você tivesse duas peças de magnetita magnetizadas... ah, um detalhe, na verdade nem toda magnetita é magnetizada, algo precisa acontecer com ela. Acredita-se que no início da formação do planeta quedas de raios magnetizaram essas pedras naturalmente. Mas, enfim, se você aproximar dois pedaços de magnetitas magnetizadas em uma determinada orientação, elas podem se atrair. Mas, se você inverter a orientação, se girar uma das pedras, elas podem se repelir. Essa noção de orientação, de que pode haver alguma polaridade, tornou-se mais do que apenas uma coisa interessante de se observar. Há cerca de dois mil anos, na China Antiga, foi desenvolvida a primeira bússola, quando os chineses perceberam que, se você pegasse alguma magnetita magnetizada... que vamos chamar aqui de ímã, ok?... e você permitisse que ele se movesse livremente, pendurando-o em um cordão ou fazendo-o flutuar na superfície da água parada, (que esteja em um balde, por exemplo), esse pedaço de ímã vai se orientar de forma consistente, de modo que vai apontar sempre para a mesma direção. Aí, você pode usar isso para coisas como a navegação, que os chineses faziam cerca de mil anos atrás, e que nos ajudou a perceber que a própria Terra está agindo como um ímã. E, assim como um pequeno ímã que tem polos diferentes, a Terra também tem. Inclusive é a partir daí que saiu a convenção para os polos norte e sul de um imã. Agora, provavelmente existe uma dúvida em sua mente desde a primeira vez que você viu um ímã em sua vida. Se você tem algum pedaço de metal aqui que não está tocando o imã (em outro vídeo, a gente pode até conversar sobre o que tocar realmente significa, até mesmo em um nível microscópico), mas, supondo que você tenha um prego aqui que não esteja tocando o ímã, mas observamos que existe alguma força agindo a distância nesse prego, como esse prego sabe que está sendo puxado pelo ímã? Ele não tem olhos e nem ouvidos, então não tem como saber que o ímã está aplicando uma força sobre ele. Sendo assim, como ele sabe que tem que se mover na direção do ímã? Há algo nessa região do espaço que está interagindo com o prego. Ou, se você pensar nos ímãs, como ele sabe a orientação do outro ímã para ser atraído ou repelido? Como ele sabe que o outro ímã está lá e com uma determinada orientação? É aqui que o conceito de campo é muito útil. Essa ideia de campo foi introduzida por Michael Faraday no século 19, e isso nos ajuda a pensar nessa ideia de força agindo a distância. Ele não nos disse exatamente o que era o campo magnético, mas nos deu uma maneira de prever e pensar sobre o que está acontecendo. Uma forma de visualizar um campo magnético é pegar uma barra magnética e colocá-la embaixo de um pedaço de papel; aí, colocamos limalha de ferro em cima do pedaço de papel. Dessa forma, veremos algo acontecendo. Na verdade, eu encorajo você a fazer isso para observar por você mesmo. Você verá a formação do que parecem ser linhas, que, essencialmente, estão conectando os polos norte e sul dessa forma. Essa noção de linhas de campo, que podemos traçar um pouco mais clara dessa forma aqui, foi introduzida por Michael Faraday. Inclusive, ele disse: “há essa coisa chamada campo, que nos diz que, para cada ponto no espaço ao redor do ímã, ou melhor, que diz para outro ímã ou talvez um pedaço de metal que está interagindo com ele, o que deve fazer". Por exemplo, se você colocar uma pequena barra de ímã bem aqui, o lado norte será repelido pelo lado norte dessa barra magnética maior, e o lado do sul será atraído por ela. Sabendo disso, se você colocar um ímã aqui tendo liberdade de movimento, ou uma bússola, para realmente ver qual é a orientação da direção que será obtida nesse ponto, ele vai se orientar na direção dessas linhas de campo. E, se você o colocasse aqui, ele se orientaria dessa forma (isso se você permitir que ele tenha liberdade de movimentação). Aqui é a extremidade norte e aqui é a extremidade sul. Aí, se você o colocasse aqui e permitisse que ele tivesse a liberdade de movimentação, como se fosse a parte de uma bússola, e se esse for o polo norte e esse for o polo sul, ele se orientaria dessa forma. Isso ajuda você a traçar as linhas de campo e também saber o sentido. E, apenas por convenção, o sentido das linhas de campo é sempre do polo norte para o polo sul. Um detalhe interessante que Faraday disse é que isso apenas não informa a direção e o sentido do campo magnético, mas também o módulo com base na densidade dessas linhas de campo. Por exemplo, o campo magnético é mais forte aqui, onde, nessa unidade de área que eu acabei de criar, você tem linhas de campo muito densas; enquanto aqui é mais fraco, pois temos menos linhas de campo. Agora, outra coisa incrível sobre os ímãs e sua polaridade, e que as pessoas notaram desde os tempos antigos, é a inseparabilidade dos polos magnéticos. A princípio, você pode pensar que, se tivesse um polo norte e um polo sul, talvez você pudesse separar essas duas coisas. Talvez, se você partisse um ímã ao meio, você poderia ter um pedaço do ímã apenas com o polo norte e o outro pedaço do ímã apenas com o polo sul, mas não é isso o que acontece quando você parte o imã ao meio. Em vez disso, você fica com dois novos ímãs, cada um com seus próprios polos norte e sul. Aí, o detalhe interessante é que você pode continuar fazendo isso, que continuaremos tendo sempre dois polos. Os primeiros cientistas continuaram fazendo isso. Inclusive, disseram não haver nenhum limite para o quanto você pode cortar esses ímãs. Mas, claro, se você continuar cortando e cortando, você vai chegar ao nível molecular. Inclusive, em outros vídeos, vamos conversar sobre como, mesmo em nível molecular você ainda pode ter um pequeno ímã minúsculo com polaridade. Agora, outra coisa realmente interessante sobre os ímãs é a conexão entre magnetismo e eletricidade. As pessoas também observaram que, se você pegasse um fio condutor de corrente e a corrente elétrica estivesse se movendo aqui por esse fio, indo da extremidade positiva para a negativa (ou seja, indo nesse sentido aqui), e você colocasse esse fio próximo a um pedaço de papel que tivesse limalha de ferro, a gente teria as linhas de campo se formando, linhas de campo magnético. A limalha de ferro vai tender a interagir com imãs, então, de alguma forma, temos um campo magnético se formando aqui, sendo formado pela corrente elétrica que está atravessando o fio. A observação desse fenômeno foi a principal pista de que os fenômenos de eletricidade magnéticos estão de fato relacionados. Inclusive, é essa relação que nos permite fazer coisas como motores elétricos ou gerar eletricidade a partir de turbinas eólicas ou hidráulicas. Isso é algo que foge do assunto deste vídeo. Mas é bom saber que a eletricidade e o magnetismo estão relacionados de alguma forma. Um detalhe interessante também é que sabemos que as coisas são feitas de átomos, e que os átomos são feitos de partículas como elétrons e prótons que são carregadas. Também sabemos que uma corrente elétrica é baseada no movimento de partículas carregadas. Inclusive, quando temos algo que não é magnético, um pedaço não magnético de magnetita por exemplo, temos essas cargas se movendo de forma mais caótica. Mas, se algo acontecer com ela, talvez um raio, essas cargas podem se alinhar de alguma forma e se mover em conjunto, formando um campo magnético. Bem, eu vou embora agora porque eu acho que eu cheguei em um ponto aqui em que eu nem queria ter chegado neste vídeo, mas eu acho realmente interessante ver como todas essas peças de um quebra-cabeça que vemos na natureza se encaixam de alguma forma. Bem, eu espero que você tenha compreendido tudo isso que conversamos, e mais uma vez eu quero deixar para você um grande abraço e dizer que encontro você na próxima. Então, até lá!