Eletroímã

O eletroímã é um dispositivo composto por um enrolado de fios em formato de bobina e uma barra de ferro no meio. Ao aplicar uma corrente elétrica no fio, esse dispositivo gera um campo magnético intenso. Esse campo magnético pode ser controlado, dominando a corrente elétrica.

Leia também: Afinal, o que é ímã?

Resumo sobre eletroímã

• O eletroímã é um dispositivo que gera um forte campo magnético por meio da aplicação de uma corrente elétrica em um solenoide com um material ferromagnético em seu interior.
• Aplicações do eletroímã: campainhas, motores, faróis de carros, geradores, telefones, telégrafos, discos rígidos, alto falantes, disjuntores e guindastes de ferro-velho.
• Toda corrente elétrica gera ao redor de si um campo magnético. Um solenoide em torno de um núcleo de ferro gera um campo magnético intenso.
• Eletroímã caseiro: enrole um fio em um prego de ferro e conecte as pontas do fio nos polos de uma bateria.
• Enquanto o eletroímã pode controlar o campo magnético por meio da intensidade da corrente elétrica, o ímã tem o seu campo magnético permanente.

O que é eletroímã?

Criado em 1825 pelo físico inglês William Sturgeon, o eletroímã é um tipo de ímã obtido por meio da aplicação de uma corrente elétrica em um solenoide (bobina), com um material ferromagnético em seu interior como um núcleo de ferro (coloquialmente chamado de barra de ferro). Devido à passagem da corrente elétrica, o solenoide gera um campo magnético intenso igual ao de um ímã em formato de barra, com um polo norte e um polo sul.

Tipos de eletroímã

Os eletroímãs podem se diferenciar pelo formato no qual os fios são enrolados. Os mais comuns são o solenoide e o retangular:

• Solenoide: é o tipo de eletroímã mais comum, no qual o fio é enrolado em um cilindro, deixando-o em um formato de solenoide.
• Retângulo: é o tipo de eletroímã retangular, ou seja, que tem um formato de retângulo. Nesse tipo de eletroímã, a corrente elétrica flui através do fio enrolado em torno do perímetro do retângulo.

Para que serve o eletroímã?

Quando ligamos um eletroímã a uma bateria, ele passa a ter um comportamento semelhante aos polos de um ímã forte, atraindo objetos de materiais ferromagnéticos, como ferro e aço. Há várias aplicações para os eletroímãs, como em campainhas, motores, faróis de carros, geradores, telefones, telégrafos, discos rígidos, alto falantes, disjuntores e os famosos guindastes eletromagnéticos de depósitos de ferro-velho, usados para separar os ferros do restante do lixo.

Como funciona o eletroímã?

Até o começo do século XIX, não se conhecia a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted notou que o polo da agulha de uma bússola (agulha imantada, ou magnetizada) defletia quando próximo de um circuito elétrico ligado, e quando o sentido da corrente elétrica era invertido, alterava-se o polo defletido. Após verificar a repetição desse fenômeno por meio de alguns experimentos, ele propôs que toda corrente elétrica gera ao redor de si um campo magnético.

O mesmo fenômeno acontece também em um solenoide com uma corrente elétrica. O solenoide é um enrolamento espiralado de um fio ao longo de um cilindro. Quando a corrente elétrica é aplicada, um campo magnético praticamente uniforme é gerado no interior do solenoide.

Na região interna, a intensidade do campo magnético B gerado é dada por:

\(B = \frac{n}{l} \cdot \mu \cdot i \)

• \(\frac {n}{l}\) → quantidades de voltas por unidade de comprimento, cuja unidade no S.I. é espiras por metro.
• μ → permeabilidade magnética do meio em que está o fio.
• i → corrente elétrica.

Se colocarmos um núcleo de ferro no interior desse solenoide, a intensidade do campo magnético aumentará consideravelmente. É exatamente esse o processo usado na construção dos eletroímãs.

Acesse também: Eletromagnetismo — a área da Física que estuda a eletricidade e o magnetismo simultaneamente

Como fazer um eletroímã?

É possível fazer um simples eletroímã caseiro de baixo custo enrolando um fio de cobre desencapado em um prego de ferro de aproximadamente 10 cm e conectando as duas pontas do fio nos polos de uma bateria, como é feito na seguinte figura:

Quando o fio é conectado na bateria, ele é percorrido por uma corrente elétrica. Essa corrente gera um campo magnético e o prego passa a comportar-se como um eletroímã. Ao aproximar leves objetos ferromagnéticos próximo ao prego, eles serão atraídos. Além disso, se usar uma bateria de maior voltagem, notará que a força da atração também aumentará.

Diferenças entre um eletroímã e ímã

A diferença principal entre um eletroímã e um ímã está na possibilidade de ligar e desligar imediatamente o campo magnético, gerado pelo eletroímã, apenas abrindo e fechando o circuito elétrico. O ímã, natural ou artificial, mantém seu campo magnético de forma permanente e independentemente de existir alguma corrente elétrica. Além disso, no eletroímã é possível aumentar ou diminuir sua imantação, bastando apenas aumentar ou diminuir a intensidade da corrente elétrica.

Crédito de imagem

^[1] cobalt_grrl / Gina Clifford / Wikimedia Commons (reprodução)

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.