Magnetismo no Cotidiano

O magnetismo é uma força de campo que não pode ser vista diretamente, mas seus efeitos podem ser percebidos através da forma que influenciam outros materiais. Por esta razão não percebemos como o magnetismo é importante no nosso dia a dia. Sem o magnetismo motores elétricos não funcionariam, pois não é eletricidade que move um rotor, e sim elétrons em movimento que geram um campo magnético que faz com que haja uma repulsão entre o rotor e um estator. O magnetismo tem uma propriedade excelente para armazenamento de memória e é usado em fitas de gravação de vídeo, K7 e etc.(pós magnéticos pulverizados em um filme plástico), discos rígidos de computadores entre outros sistemas. Quanto mais linhas magnéticas por polegada quadrada maior a capacidade de memória, portanto o desenvolvimento de novas ligas com maiores propriedades magnéticas tem possibilitado a fabricação de aparelhos eletrônicos mais compactos.

O som é formado por ondas eletromagnéticas, a transmissão é feita pela convergência de pulsos elétricos em som de acordo com determinado ordenamento dos domínios magnéticos do sistema, isto possibilita podermos ouvir nossas musicas através de auto-falantes, caixas de som e fones de ouvido.

Os Pulsos eletromagnéticos controlados têm uma propriedade interessante de agitar as moléculas de alguns materiais, o que gera aquecimento, por esta razão aparelhos e equipamentos usando bobinas eletromagnéticas (solenóides) são largamente utilizados em fornos de micro-ondas, fornos de indução, entre outros.

Uma aplicação muito importante é a de poder ver através de alguns materiais ou até mesmo de nossos corpos sem precisar de nenhum método invasivo para isto, o que ocorre é que um campo magnético é emitido em uma direção, e como sofre mudanças sensíveis quando encontra materiais magnéticos ou pulsos elétricos, tem grande utilização na medicina, geofísica, detecção e prevenção, astronomia, análise de materiais, entre outros. Outra importante capacidade é a de acelerar partículas, parece algo fantástico, mas é o sistema usado em televisores de tubos de raios catódicos (ciclotróns), mas também é usado em colisores de partículas para estudos de propriedades atômicas e subatômicas de diversos materiais.

Na geração de energia o magnetismo é fundamental, pois seguindo o processo reverso de que cargas elétricas em movimento geram um campo magnético, o seu inverso também se faz verdadeiro, pois um fio condutor girando perpendicularmente em meio a um campo magnético direcionado gera uma corrente elétrica induzida, esta corrente é alternada, e dividida em fases de 90° graus (positiva, nula, negativa, nula) e este principio é usado em usinas hidroelétricas, termoelétricas, termonucleares, turbinas eólicas, alternadores de carros e etc.

Ainda existem diversos exemplos e a ciência vem avançando muito, o magnetismo é uma tecnologia do futuro, portanto é fundamental pra quem se preocupa com um mundo melhor. Se aprofunde nos conhecimentos sobre magnetismo, e veja que não é tão complicado quanto dizem, e pode ser de grande valia no cotidiano.

Magnetismo terrestre e a vida no planeta

           Um dos grandes motivos de termos a possibilidade de vida na terra é devido a um forte escudo criado pelo campo magnético gerado no núcleo terrestre. Por conceito cargas elétricas em movimento geram um campo eletromagnético ao seu redor, isto se aplica a tudo no universo, incluindo os raios solares. Diversos planetas são afetados diretamente pelos raios solares, sofrendo assim uma devastação altamente danosa, impossibilitando a reprodução microbiológica (uni e pluricelular) nas camadas superiores. Mas o que diferencia a terra destes planetas no que diz respeito à proteção? Para responder a esta pergunta teremos de retornar aos primórdios de nosso planeta, uma esfera formada por magma e diversos minérios fundidos, sendo bombardeada por meteoros e cometas. 


            Devido às variações da órbita terrestre ser elíptica em uma parte de seu período de translação e depois retomar uma órbita quase circular, existem grandes eras de arrefecimento (elipses alongadas) e depois uma era de calmaria em tempo de aquecimento (orbitas semicirculares), a terra pode se resfriar externamente, mas mantendo no núcleo uma alta quantidade de elementos paramagnéticos e ferromagnéticos, tais como ferro, níquel, cobalto entre outros, e como sabemos, materiais paramagnéticos quando se elevam acima de sua temperatura de Curie, demonstram propriedades magnéticas, isto por si só é capaz de gerar um campo magnético sensível, que protegeria sutilmente o planeta terra das ondas eletromagnéticas provenientes do sol. Mas não seria o suficiente, então ocorreu uma grande colisão que foi um dos principais auxiliadores da possibilidade de transformação de aminoácidos em seres unicelulares que se desenvolveram pra formar a vida. O fato ocorrido foi uma grande colisão com outro astro de diâmetro semelhante ao da terra na época, esta colisão fez com que parte deste astro se fundisse com a massa do planeta terra em estado de extrema temperatura, mas parte deste astro se desprendeu, e começou a orbitar ao redor do planeta terra. 


             Tal astro também continha grande parte de materiais ferro e para magnéticos tendo também produzido um campo magnético. Posteriormente a terra se resfriou mas manteve este astro em sua órbita devido à força gravitacional exercida pela terra, com a interação entre estes dois campos e os materiais trazidos por cometas, a vida se tornou possível no planeta terra. Este astro que orbita a terra foi chamado de Lua, e suas propriedades magnéticas ainda são percebidas nos dias atuais, com a elevação das águas (marés) e com algumas outras influências. Mas a órbita da lua, matematicamente, representa um afastamento gradual em relação ao planeta terra, isto é provado pelo enfraquecimento da interação magnética entre ambos.

        O campo magnético formado no núcleo da terra não é uniforme, devido à formação de alguns materiais com alta resistividade magnética formados aleatoriamente em camadas superiores, como o urânio pré-histórico que se transformou em chumbo (por liberação de radiação e neutrinos), como sabemos o chumbo não é magneticamente permeável, oferecendo grande resistividade eletromagnética, ainda existem uma série de circunstâncias que podem impedir a uniformidade do campo magnético terrestre, tais como movimento de placas tectônicas, abalos sísmicos e aglutinações de compostos químicos com baixa permeabilidade magnética em formações rochosas nas mais diversas camadas da crosta terrestre. Isto interfere muito na exteriozação do campo magnético terrestre, fazendo com que haja alguns lugares com maior ou menor influência magnética terrestre. O consenso geral estabelecido, é definido pela intensidade magnética encontrada na maior parte do globo, que é de 50 Gauss, ou 5 x 10^-5 Tesla.

       Além da gravidade e da chegada de aminoácidos de lugares longínquos do universo, devemos a existência da vida na terra a estes poderosos escudos formados por interações eletromagnéticas .

A Atividade Solar e as Redes de Transmissão de Energia Elétrica

Como pode uma pintura registrar a direção do campo magnético da Terra?

Descoberta nova forma de geração de magnetismo

Onda magnética 

Se, ao ouvir falar de magnetismo, tudo o que lhe ocorre é uma barra de material ferroso com um pólo norte e um pólo sul, talvez seja melhor se atualizar.

Em menos de dois anos, a ciência se deparou com magnetismo no grafite, magnetismo artificial usando lasers, magnetismo intrínseco do silício, magnetismo da luz,magnetismo entre materiais diferentes, um magnetismo que pode ser ligado e desligado e até a possibilidade de conversão demagnetismo em eletricidade - sem precisar de um gerador.

Parece ser bastante? Não para Takumi Ohtsuki e seus colegas do Instituto Riken, no Japão.

Os pesquisadores descobriram um novo mecanismo capaz de gerar magnetismo, um mecanismo que torna um material magnético sem qualquer influência externa e a temperatura ambiente.


Óxido ferromagnético diluto

A descoberta foi feita em um material chamado óxido ferromagnético diluto, formado por dióxido de titânio dopado com cobalto - conhecido como Co:TiO2.

"Vários mecanismos têm sido sugeridos para explicar a origem do ferromagnetismo no Co:TiO2, mas nunca se chegou a uma conclusão definitiva," diz Ohtsuki.

Usando uma técnica de caracterização da estrutura atômica de materiais, conhecida como espectroscopia por fotoemissão de raios X, os pesquisadores descobriram que o magnetismo é gerado pelos elétrons da terceira camada - chamada 3d - dos íons de titânio.

Os elétrons 3d do titânio alinham os spins dos átomos de cobalto conforme viajam através do material, o que mostra uma conexão entre a eletricidade - os elétrons em movimento - e o magnetismo

Este mecanismo de magnetismo mediado pela circulação dos elétrons nunca havia sido aventado nem mesmo pelos teóricos.


Spintrônica

"Nossos resultados comprovam que o magnetismo está correlacionado com a condutividade no Co:TiO2," diz o Dr. Ohtsuki. "Isto pode tornar o material aplicável na fabricação de memórias de acesso aleatório magnéticas (MRAM) ou em transistores spintrônicos."

A spintrônica, também conhecida como magnetoeletrônica, poderá substituir a eletrônica nas memórias de computador e no processamento de dados, criando uma nova onda tecnológica, onde os computadores serão mais rápidos e consumirão uma fração da energia consumida hoje.


Fonte:http://www.joaoclaudio.com/

Aurora polar

    A aurora, que pode ocorrer tanto no hemisfério boreal como no hemisfério austral, são fenômenos visuais, composto de um brilho intenso no céu, que se manifesta nas regiões polares de nosso planeta. Ocorre normalmente, no período noturno ou final de tarde, nas épocas de setembro a outubro e de março a abril e podem ser visualizadas a olho.

      É, basicamente, o contato dos ventos solares com o campo magnético do planeta Terra. A Aurora Polar da Terra é desencadeada pela manifestação de elétrons portadores de uma carga energética somados a prótons e partículas alfa, e a luz emerge justamente quando eles se chocam com os átomos do espaço no qual respiramos, principalmente com fragmentos de oxigênio e nitrogenio, normalmente em altitudes que variam entre 80 e 150 km. Processa-se então um fenômeno de ionização, dissociação e estimulação de partículas.

    A aurora boreal pode aparecer em vários formatos: pontos luminosos, faixas no sentido horizontal ou circular. Porém, aparecem sempre alinhados ao campo magnético terrestre. As cores podem variar muito como, por exemplo, vermelha, laranja, azul, verde e amarela. Muitas vezes aparecem em várias cores ao mesmo tempo. 

      O fenômeno não é exclusivo somente à Terra, sendo também observável em outros planetas do sistema solar como Júpiter, Saturno, Marte e Vênus. Da mesma maneira, o fenômeno não é exclusivo da natureza, sendo também reproduzível artificialmente através de explosões nucleares ou em laboratório.

Campo magnético da Terra

       Genericamente, campo magnético é toda região do espaço em torno de um condutor percorrido por corrente ou em torno de um imã, neste caso devido a particulares movimentos que os elétrons executam no interior de seus átomos.

       Como uma carga elétrica puntiforme fixa origina, no espaço que a envolve, um campo elétrico. A cada ponto P do campo, associou-se um vetor campo elétrico E. Analogamente, a cada ponto de um campo magnético, associaremos um vetor B, denominado vetor de indução magnética ou, simplesmente, vetor campo magnético.

         Acima, linhas de indução(toda linha que, em cada ponto, é tangente ao vetor B) de um imã em forma de barra. Note como as linhas saem do polo norte e chegam ao polo sul. 

          Uma agulha magnética, colocada em um ponto desta região, orienta-se na direção do vetor B, o pólo Norte da agulha aponta no sentido de B. A agulha magnética serve como elemento de prova da existência do campo magnético num ponto.

       Suspendendo-se uma agulha magnética de tal modo que possa girar livremente, ela se orienta em uma direção perfeitamente determinada. Esse comportamento leva-nos a admitir a existência do campo magnético terrestre. As determinações co campo magnético da Terra mostraram que este é muito semelhante ao campo magnético originado por uma espira circular percorrida com uma corrente muito intensa.

      

         Perceba que o pólo sul próximo ao Norte geográfico e o pólo norte próximo ao sul geográfico.

       A região no espaço pela qual o campo magnético terrestre se estende recebe o nome de magnetosfera. Ela é muito importante para os seres vivos que aqui habitam, pois nos protege da radiação cósmica emitida pelo sol, que possivelmente geraria uma série de doenças em massa na população e tornaria a Terra inabitável devido à elevada temperatura.

       O campo magnético da Terra certamente não é gerado por um grande imã existente no interior, pois a alta temperatura dessa região desagregaria seus domínios magnéticos. Acredita-se que o campo magnético de um astro seja geado por correntes elétricas existentes em seu núcleo líquido.

         Para isso, um astro tem que possuir um núcleo líquido e realizar um movimento de rotação. Na Lua, por exemplo, que não possui núcleo líquido, não existe campo magnético. O planeta Vênus tem dimensões comparáveis com a da Terra e possui núcleo líquido, mas seu campo magnético é menos intenso que o da Terra, por rotar com velocidade angular menor que a do nosso planeta.

Foguete de Impulso Variável Específico de Magnetoplasma

A propulsão a plasma promete menos tempo até Marte

Durante muito tempo a NASA teve um problema técnico com o foguete VASIMR. Em 2013, entretanto, o “Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket” (Foguete de Magnetoplasma de Impulso Específico Variável) deve estar finalmente pronto para ser acoplado à Estação Espacial Internacional (EEI) e lhe conferir o impulso necessário para mantê-la em sua órbita. Depois disso, naves espaciais destinadas a Marte deverão ser equipadas com esse sistema de propulsão, reduzindo seu tempo de voo de 10 para 3 meses.

Em vez de queimar combustível, o novo motor dispara partículas carregadas de gás. Para isso, gás de argônio é transformado em plasma, uma aquecida “massa de matéria” de íons e elétrons livres. Em campos eletromagnéticos, esses íons recebem o impulso com o qual são lançados para fora do foguete.

A energia para aquecer e acelerar o gás deve ser produzida, por exemplo, por minirreatores nucleares.

O material inicial de propulsão é o gás de Argônio. Plasma é uma mistura de elétrons de carga negativa e íons de carga positiva.

Pombo-correio se orienta pelo campo magnético da Terra

Como visto na película “O núcleo”(EUA,2003), com a deterioração do magnetismo da Terra, ocorreu a mortes de algumas aves, sendo uma delas o pombo urbano. Mas como esse feito magnético afetou ( na ficção) e afeta ( na realidade) essas aves?

 Os pombos-correios se orientam graças ao campo magnético da Terra e não ao seu olfato, indica estudo publicado pela revista "Nature", que chama atenção para a existência de magnetita no bico das aves.

 Segundo a pesquisa, esse "ímã natural" permite aos pombos ter uma percepção magnética dos percursos e cobrir grandes distâncias sem se perderem, regressando depois ao ponto de partida.

 Mas esta explicação magnética das aptidões dos pombos-correios é contestada por alguns especialistas que atribuem a orientação destes pássaros a certos odores que vão encontrando na atmosfera.

Campo magnético

 No seu trabalho de pesquisa, a equipe do professor Cordula Mora, da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, conseguiu provar que os pombos são sensíveis às perturbações do campo magnético da Terra.

 Numa experiência, os pombos-correios foram colocados num túnel de madeira com uma bobina elétrica móvel em sua parede externa. Os pássaros se dirigiam para uma das saídas do túnel se o campo magnético era perturbado, e para o outro no caso contrário.

 Quando os pesquisadores colocavam um ímã em seus bicos, a capacidade para seguir as instruções da bobina ficava enfraquecida. O mesmo efeito foi observado quando o bico das aves era anestesiado.

 Segundo os especialistas, o experimento demonstrou que os pombos realmente se orientam pelo campo magnético. Além disso, a capacidade de orientação dos pássaros diminui quando se corta um nervo que fornece informações visuais ao cérebro, mas não com o corte do nervo olfativo, o que prova, segundo eles, que não dependem de odores para regressar ao seu ponto de partida.

Numa experiência, os pombos-correios foram colocados num túnel de madeira com uma bobina elétrica móvel em sua parede externa. Os pássaros se dirigiam para uma das saídas do túnel se o campo magnético era perturbado, e para o outro no caso contrário.

Quando os pesquisadores colocavam um ímã em seus bicos, a capacidade para seguir as instruções da bobina ficava enfraquecida. O mesmo efeito foi observado quando o bico das aves era anestesiado.

Segundo os especialistas, o experimento demonstrou que os pombos realmente se orientam pelo campo magnético. Além disso, a capacidade de orientação dos pássaros diminui quando se corta um nervo que fornece informações visuais ao cérebro, mas não com o corte do nervo olfativo, o que prova, segundo eles, que não dependem de odores para regressar ao seu ponto de partida.

Numa experiência, os pombos-correios foram colocados num túnel de madeira com uma bobina elétrica móvel em sua parede externa. Os pássaros se dirigiam para uma das saídas do túnel se o campo magnético era perturbado, e para o outro no caso contrário.

Quando os pesquisadores colocavam um ímã em seus bicos, a capacidade para seguir as instruções da bobina ficava enfraquecida. O mesmo efeito foi observado quando o bico das aves era anestesiado.

Segundo os especialistas, o experimento demonstrou que os pombos realmente se orientam pelo campo magnético. Além disso, a capacidade de orientação dos pássaros diminui quando se corta um nervo que fornece informações visuais ao cérebro, mas não com o corte do nervo olfativo, o que prova, segundo eles, que não dependem de odores para regressar ao seu ponto de partida.

  

Fonte: http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u12682.shtml