Portal do Professor

• O que s?o materiais magn?ticos.
• Como identificar alguns tipos de magnetismo e classificar alguns materiais, segundo esses tipos.
• O que s?o dom?nios magn?ticos.
• Algumas aplica??es tecnol?gicas de materiais magn?ticos.

50 minutos

• Propriedade dos ?m?s de atrair alguns objetos e atrair ou repelir outro ?m?.
• Polos magn?ticos.
• O que ? o campo magn?tico da Terra.
• O que ? uma b?ssola e sua finalidade.

Com essa aula, dever? ficar claro para os estudantes que existem v?rios tipos de magnetismo e que os materiais podem ser classificados segundo esses tipos. Eles conhecer?o caracter?sticas dos materiais paramagn?ticos (vidro, alum?nio, platina, magn?sio), diamagn?ticos (cobre, prata, ouro, chumbo, bismuto) e ferromagn?ticos (ferro, a?o, cobalto, ni?bio, n?quel), que constituem tr?s dos principais tipos de materiais magn?ticos. ?m? e material magn?tico n?o significa a mesma coisa, o que ? desconhecido pela grande maioria das pessoas. S?o ?m?s apenas os materiais magn?ticos que possuem ordenamento magn?tico espont?neo, como acontece com os ferromagn?ticos. Materiais paramagn?ticos e diamagn?ticos n?o s?o ?m?s.

Essa aula deve ser realizada num laborat?rio de F?sica. Al?m dos materiais necess?rios para a realiza??o das atividades, o laborat?rio dever? conter recursos multim?dia (projetor multim?dia e computador com acesso ? internet). A turma dever? ser dividida em equipes de, no m?ximo, cinco estudantes.

Inicialmenter, o professor deve explicar que os ?m?s s?o constitu?dos, em sua maioria, por materiais ferromagn?ticos (os ?m?s comercializados s?o constitu?dos por ligas de ferro, cobalto e ni?bio). Os ?m?s atraem outros materiais ferromagn?ticos. Os materiais ferromagn?ticos perdem suas propriedades magn?ticas em altas temperaturas (acima de  365 ?C, caso do n?quel; acima de 770 ?C, caso do ferro). Al?m dos materiais que constituem os ?m?s, h? ainda outros tipos de materiais com comportamentos magn?ticos diferentes, como os paramagn?ticos e os diamagn?ticos. Os materiais paramagn?ticos, na presen?a de um campo magn?tico externo, criam outro campo, mais fraco que o primeiro, de modo a refor?ar seu efeito. Os materiais diamagn?ticos, na presen?a de um campo magn?tico externo, criam outro campo, mais fraco que o primeiro, de modo a enfraquecer seu efeito. Nenhum desse dois tipos s?o atra?dos por um ?m?.

?

Atividade 1. Classifica??o de alguns materiais segundo seu tipo de magnetismo

Material

• 1 ?m?;
• 1 amostra de material ferromagn?tico;
• 1 amostra de material paramang?tico;
• 1 amostra de material diamagn?tico.

?

Observa??o: esse material ? para uma equipe de estudantes. O professor deve dizer que h? uma amostra de material ferromagn?tico, uma de material paramagn?tico e uma de diamagn?tico.

?

Procedimento

- Os estudantes devem verificar, utilizando um ?m? e as amostras dos materiais, quais deles s?o atra?dos pelo ?m?.

- A cada verifica??o, eles dever?o preenher a seguinte tabela:

Material	Tipo de Magnetismo	Atra??o pelo ?ma (sim/n?o)
1. Cobre	Diamagn?tico	n?o
2. A?o	Ferromagn?tico	sim
3. Vidro	Paramagn?tico	n?o
4.	?	?
5.	?	?
6.	?	?

Tabela 1. Classifica??o de materiais segundo seu tipo de magnetismo

Ao final da atividade, o professor propor? as seguintes quest?es:

1) Qual(is) do(s) material(ais) foi(ram) atra?do(s) pelo ?m??

Resposta esperada: apenas uma das amostras, que deve ser de material ferromagn?tico.

2) Quais os tipos de magnetismo dos materiais que n?o foram atra?dos pelo ?m??

Resposta esperada: paramagnetismo e diamagnetismo.

?

Atividade 2. imanta??o de materiais

Material

• 2 pregos de a?o (desmagnetizados), um muito pequeno e outro grande;
• 1 im?.

?

Observa??o: esse material ? para uma equipe de estudantes.

?

Procedimento

- Aproxime o prego grande do pequeno e observe se ocorre atra??o entre eles;

- esfregue lentamente uma das extremidades do prego grande no im?, sempre na mesma dire??o (repita a opera??o umas dez vezes);

- aproxime novamente o prego grande do pequeno e observe se ocorre atra??o entre eles;

?

Terminado o procedimento, o professor deve explicar que um material ferromagn?tico ? formado por estruturas microsc?picas (part?culas magn?ticas) dotadas de magnetismo capazes de gerar um campo magn?tico natural. Essas estruturas s?o chamadas de dom?nios magn?ticos e s?o como ?m?s microsc?picos, com polos norte e sul. Normalmente n?o se percebe o magnetismo destes materiais, pois seus dom?nios magn?ticos est?o desordenadamente distribu?dos e as a??es de seus p?los magn?ticos elementares se cancelam mutuamente. No entanto, h? casos em que estes dom?nios se arranjam naturalmente de forma que seus p?los fiquem alinhados e a soma dos seus campos magn?ticos elementares geram um campo macrosc?pico forte: s?o os im?s naturais. Os im?s tamb?m podem ser fabricados industrialmente. Nesse caso, um campo magn?tico forte ? aplicado sobre um material magn?tico, for?ando os dom?nios a se orientarem na mesma dire??o do campo aplicado. Desse modo, passando um ?m? forte, diversas vezes, ao longo do comprimento de um material longo (alfinete, agulha, prego de ferro) sempre na mesma dire??o, transformaremos esse material num ?m?.

?

Figura 1. Dom?nios magn?ticos desalinhados. Figura produzida pelo pr?prio autor.

?

Figura 2. Dom?nios magn?ticos alinhados na dire??o do campo magn?tico aplicado. Figura produzida pelo pr?prio autor.

?

As aplica??es dos materiais magn?ticos s?o muitas. Podemos citar a fabrica??o de ?m?s permanentes (usados em auto-falantes e rel?s) e a utiliza??o em grava??o magn?tica para armazenamento de dados (fitas e discos magn?ticos). Os discos magn?ticos s?o constitu?das por uma pel?cula pl?stica que cont?m grande quantidade de pequenas part?culas de material magn?tico distribu?das desordenadamente, de tal modo que n?o seu magnetismo n?o ? percebido. A grava??o de informa??es se faz "magnetizando" pontos desta superf?cie, ou seja: aplicando sobre ela um campo magn?tico que alinha as part?culas magn?ticas da superf?cie, fazendo com que seus campos elementares se somem e criando uma pequena ?rea onde o magnetismo pode ser detectado.

Finalizada a atividade, os estudantes dever?o responder ?s seguintes perguntas:

1) O prego grande tinha propriedades magn?ticas antes de ser esfregado no ?m??

Resposta esperada: sim, mas essas propriedades existiam dentro de estruturas muito pequenas (dom?nios magn?ticos), orientadas aleatoriamente.

2) Por que os pregos n?o se atra?ram antes de esfregar o prego grande no ?m??

Resposta esperada: Porque a orienta??o aleat?ria dos dom?nios magn?ticos resulta num campo magn?tico macrosc?pico praticamente nulo.

3) Por que esfregar o ?m? permite que os pregos se atraiam?

Resposta esperada: Porque essa opera??o promove o alinhamento dos dom?nios magn?ticos no prego maior, resultando num campo macrosc?pico significativo.

?

Atividade 3. Construindo uma b?ssola

Material

• 1 agulha;
• 1 Fita adesiva;
• 1 tesoura;
• 1 faca;
• 1 rolha de corti?a;
• 1 im?;
• 1 vasilhame com ?gua.

?

Observa??o: esse material ? para uma equipe de estudantes.

?

Procedimento

- os estudantes devem fazer a imanta??o da agulha esfregando uma de suas extremidades no im?, sempre na mesma dire??o.

- eles devem cortar a rolha para que fique com o formato de um pequeno cilindro e fixar, no topo dela, com um peda?o de fita adesiva, a agulha imantada.

- eles devem colocar a rolha, j? com a agulha afixada, dentro do vasilhame com ?gua.

Figura 3. B?ssola constru?da com rolha e agulha imantada. Imagem obtida do endere?o: http://i188.photobucket.com/albums/z99/fisicomaluco/imagem60.jpg

?

Ao final dessa atividade, os estudantes dever?o responder ?s seguintes perguntas:

1) O que acontece com a agulha imantada da b?ssola?

Resposta esperada: A agulha fica alinhada na dire??o norte-sul.

2) Por qu? a agulha procede dessa maneira?

Resposta esperada: A agulha busca se alinhar com a dire??o norte-sul por causa do campo magn?tico da Terra.

• Para saber mais sobre magnetismo e materiais magn?ticos, consulte os endere?os: http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetismo, http://www.bpiropo.com.br/mat_mag.htm
• Para saber mais sobre as temperaturas a partir das quais os materiais ferromagn?ticos perdem suas propriedades magn?ticas, veja em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_Curie

Ao estudar materiais magn?ticos e suas aplica??es, o aluno dever? ser capaz de:

• Dizer o que s?o materiais paramagn?ticos, diamagn?ticos e ferromagn?ticos.
• Dizer o que ? um dom?nio magn?tico e porque um peda?o de ferro ou de a?o normalmente n?o se comporta como um ?m?.
• Mostrar como pode-se usar  uma um ?m?, uma agulha, uma rolha, um recipiente com ?gua e outros materiais e equipamentos de f?cil acesso para a constru??o de uma b?ssola.

O professor dever? propor aos alunos uma pesquisa sobre aplica??es tenol?gicas dos ?m?s e outros materiais magn?ticos. Dever? ser explorado como as propriedades desses materiais s?o importantes para essas aplica??es.