Quando se tem um ímã é se quebra este ímã em vários pequenos pedaços alguns deles terão apenas o polo norte magnético é outros terão apenas o polo sul magnético?

1� Aula

Nessa aula ser� apresentado aos alunos o tema magnetismo, seu contexto hist�rico, caracter�sticas b�sicas, e a sua rela��o com a corrente el�trica.
Pode-se iniciar a aula investigando junto aos alunos quais as propriedades mais b�sicas do magnetismo. Espera-se que uma das respostas seja propriedade de atrair alguns metais. Como sugest�o nessa abordagem inicial, o professor poder� levar um pequeno �m� e alguns metais como: cobre, alum�nio e ferro, que s�o os mais comuns em nosso cotidiano.
I-) Levantar a seguinte quest�o: qual ou quais dos materiais dispon�veis s�o atra�dos pelo �m�? Com a participa��o dos alunos, anotar as respostas no quadro; na sequ�ncia fazer a verifica��o experimental. Os alunos dever�o concluir que: se um �m� natural possui propriedades magn�ticas, ent�o todos os materiais que ele atrair ou repelir tamb�m ter�o propriedades magn�ticas.
Explicar que essas propriedades t�m sua origem nos �tomos, pois quase todos os �tomos s�o dipolos magn�ticos naturais e podem ser considerados como pequenos �m�s, com polos norte e sul.

Índice Show

O que acontece quando um ímã é quebrado?
Quando se tem um ímã e se quebra este ímã em vários pequenos pedaços alguns deles terão apenas o Polo Norte magnético e outros terão apenas o pólo sul magnético?
Quando quebramos um ímã cada pedaço se torna um novo ímã com as mesmas características Qual é a propriedade que justifica isso?
Quando um ímã é quebrado cada pedaço se constitui num novo ímã com polos Norte e sul?

� a intera��o entre os �tomos que determina como os dipolos magn�ticos estar�o alinhados. Sabe-se que dois dipolos pr�ximos e de igual intensidade anulam seus efeitos se estiverem alinhados antiparalelamente, e somam seus efeitos se estiverem alinhados paralelamente.
(Sugest�o): Mostrar na TV multim�dia a imagem que representa os dipolos magn�ticos para que os alunos visualizem a ideia de paralelo e antiparalelo.

Explicar aos alunos que:

A) Se sob quaisquer condi��es os dipolos permanecem desalinhados, o material � considerado n�o-magn�tico.

B) Se os dipolos permanecem alinhados, o material � dito ferromagn�tico ou �m� permanente.

c) Explicar que se os dipolos somente se alinharem na presen�a de um outro �m�, s�o tr�s os casos:

material ferromagn�tico: comportamento similar a um �m� natural.
material paramagn�tico: similar ao ferromagn�tico por�m 1000 vezes menor.
material diamagn�tico: muito fracamente repelido pelo �m� natural.

Obs.: A �gua, a prata, o ouro, o chumbo e o quartzo s�o alguns exemplos de materiais diamagn�ticos.
Conv�m ressaltar que o alinhamento nunca � total, nem em n�mero de dipolos e nem na dire��o de cada um deles; trata-se de m�dias.

Download do v�deo

II-) Mostrar na TV multim�dia o trecho do filme �X-Men 2�.
Obs.: Professor, assistir ao filme na �ntegra antes de utilizar o trecho dispon�vel.
Coment�rios a serem feitos antes de exibir o trecho do filme.
- O filme trata de uma legi�o de mutantes com poderes especiais, onde o maior vil�o �Magneto� possui poderes semelhantes ao de um �m�, podendo lan�ar determinados objetos contra seus inimigos ou contorc�-los na forma desejada.
- Pedir aos alunos que prestem muita aten��o nos detalhes das cenas afim de identificarem as propriedades magn�ticas de atra��o e repuls�o.
Exibir o trecho do filme: X - Men 2
Instigar os alunos com a seguinte pergunta � Por que a pris�o onde Magneto se encontra � feita essencialmente de pl�stico? A resposta esperada � que o magnetismo atua muito fracamente sobre materiais como pl�stico, madeira e vidro entre outros, ou seja, embora exista a influ�ncia, ela n�o � macrosc�pica.
Espera-se que as respostas dos alunos sejam em fun��o das explica��es anteriores, no que diz respeito ao alinhamento dos �m�s elementares.

III-) Com a TV multim�dia, mostrar a imagem das linhas de campo magn�tico. Na imagem explicar o sentido (norte-sul) dessas linhas e como a intensidade varia com a dist�ncia.

Representa��o das linhas de campo magn�tico de um �m� em forma de barra.

Para fixar o conhecimento a respeito das linhas de campo magn�tico e sua a��o a dist�ncia, sugere-se a seguinte demonstra��o:
Material: �m� em forma de barra, limalha de ferro e uma folha de papel sulfite.
A experi�ncia � realizada utilizando uma folha de papel onde a limalha de ferro � espalhada. Com o �m� sob a folha, os pequenos peda�os de ferro tomar�o uma determinada orienta��o. Essa orienta��o � a representa��o das linhas de campo magn�tico. Comparar o resultado experimental obtido com a imagem exposta na TV.
Na sequ�ncia, explicar a inexist�ncia de monopolos magn�ticos, ou seja, mesmo que um �m� seja dividido ao meio n�o podemos separar o polo norte do polo sul. Isto pode ser verificado experimetalmente dividindo um �m� em duas partes. Percebe-se que ao dividirmos o �m� passamos a ter dois novos �m�s com as mesmas propriedades do �m� anterior. Usar a imagem para explicar a inseparabilidade dos polos magn�ticos.

2� Aula

Retomar os conceitos estudados focando nas linhas de campo magn�tico pois, nesta aula ser� apresentado como calcular a intensidade do campo magn�tico em um fio retil�neo. Ap�s a retomada dos cont�udos, explicar como obter campo magn�tico a partir da corrente el�trica. (Sugest�o: Fazer um breve hist�rico � Em 1820 Hans C. Oersted, percebeu que uma corrente el�trica ao percorrer um fio condutor, gera em torno dele um campo magn�tico - para saber mais a respeito da Experi�ncia de Oersted, o professor pode consultar o artigo: "A Experi�ncia de Oersted em sala de aula".
Na experi�ncia de Oersted, a agulha de uma b�ssola sofre deflex�o ao aproximarmos um fio condutor pelo qual atravessa uma corrente el�trica cont�nua. A imagem ilustra essa experi�ncia.

Perguntar aos alunos o que ocorre se invertermos o sentido da corrente el�trica no fio? Mostrar que, ao invertermos o sentido da corrente el�trica, a agulha da b�ssola tamb�m inverter� o sentido da deflex�o.

Explicar que o campo magn�tico ser� representado atrav�s de linhas circulares conc�ntricas, e que o campo diminui sua intensidade � medida em que as linhas afastam-se do fio condutor. Para ilustrar, usar a imagem do campo magn�tico criado por um fio condutor.

Nota-se na imagem
que as limalhas de ferro
ficam mais espalhadas
� medida em que nos afastamos
do fio condutor.
Assim, deve-se conluir
que quanto mais afastado
estivermos do fio,menor
ser� a intensidade do campo magn�tico.

Atividade Complementar(Deve ser realizada no laborat�rio de inform�tica ou em um dispositivo multim�dia apropriado como o projetor Artur).
Para refor�ar o entendimento das linhas de campo produzidas por uma corrente el�trica, como sugest�o exibir a anima��o http://www.skoool.pt, onde observa-se que a corrente el�trica ao percorrer um fio condutor gera um campo magn�tico.
Os alunos devem perceber que as linhas s�o circulares e conc�ntricas e que a intensidade varia com a dist�ncia.

� �� Onde:��

B= Intensidade do campo magn�tico [T]
�o= 4�x10-7T/m - Permeabilidade magn�tica
I= intensidade da corrente el�trica [A]
R= Raio de atua��o do campo magn�tico

Obs: A permeabilidade magn�tica � uma constante de proporcionalidade. Ela depende do material de que � feito o objeto e tamb�m do campo magn�tico existente. A aplica��o desta equa��o ser� feita na sequ�ncia, ap�s a leitura do texto sugerida a seguir.

Campos magn�ticos de linhas de transmiss�o amea�am sa�de da popula��o

Trabalhando o texto: Campos magn�ticos de linhas de transmiss�o amea�am sa�de da popula��o. (Ler o texto na �ntegra)
Reunir grupos de 3 alunos, cada grupo deve estar de posse de uma c�pia do texto e realizar a discuss�o a partir das seguintes quest�es:

De acordo com o texto existem �... linhas de transmiss�o de energia el�trica geram campos magn�ticos que provocam riscos � sa�de humana.�
- Perguntar e discutir com aos alunos:

a) Qual a rela��o da corrente el�trica com o campo magn�tico? Para responder essa pergunta, retomar com os alunos o contexto hist�rico da Experi�ncia de Oersted (Visto anteriormente na anima��o): http://www.skoool.pt
Os alunos devem ser capazes de relacionar o campo magn�tico criado nos fios de alta-tens�o com o campo magn�tico mostrado no simulador. � importante enfatizar que as linhas de campo magn�tico s�o circulares conc�ntricas e que sua intensidade depende, dentre outras grandezas, da intensidade da corrente el�trica e da dist�ncia at� o fio. Neste momento mostrar a regra da m�o direita utilizada para determinar o sentido das linhas de campo magn�tico, onde o polegar aponta no sentido da corrente el�trica i, e os outros dedos apontam o sentido do campo magn�tico. Usar como ilustra��o a imagem:

Comentar ainda que o campo magn�tico gerado pela alta-tens�o pode alcan�ar um raio de mais de 100 metros (Fonte: http://super.abril.com.br/tecnologia).

b) Por que os fios de alta-tens�o ficam suspensos a alturas relativamente elevadas? A dist�ncia dos cabos at� o ch�o � suficiente para proteger os seres vivos dos campos magn�ticos criados?
Espera-se que eles respondam que um dos fatores � amenizar os efeitos do campo magn�tico sobre os seres vivos, tendo em vista que o mesmo atua a dist�ncia. Fatores de seguran�a tamb�m podem ser explorados.

c) Se os fios j� se encontram a uma determinada altura, por que o efeito do campo magn�tico continua afetando as pessoas? Espera-se que os alunos comentem que uma das prov�veis causas � que a altura n�o seja suficiente para impedir os efeitos do campo magn�tico e, que devido ao crescimento das demandas de energia el�trica, a intensidade da corrente que circula no fios aumentou.
Sugest�o de aprofundamento para o docente:
i)http://super.abril.com.br/tecnologia/como-fio-eletrico-conduz-energia-441661.shtml
ii)http://super.abril.com.br/saude/cancer-correntes-alta-tensao-eletricidade-suspeita-439566.shtml
iii)Uma Proposta para Ensinar os Conceitos de Campo El�trico e Magn�tico: uma Aplica��o da Hist�ria da F�sica�: http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br

Utilizando um segundo trecho do texto: ..."Foram consideradas �reas expostas aquelas com campo magn�tico igual ou superior a 0,3 microtesla, n�vel apontado na literatura cient�fica como de risco estatisticamente significante de leucemia infantil".
Propor a resolu��o do seguinte problema:
A partir do informe que o valor do campo magn�tico tem intensidade de 0,3�T, qual dever ser a intensidade da corrente el�trica que percorre o fio supondo um raio de 100m?
Para calcular a intensidade da corrente el�trica ao longo de um fio, pode-se utilizar a equa��o:

�� Solu��o:

Dados:
B= 0,3�T= 3,0x10-7 T
�o= 4�x10-7 T/m
R= 100m
i=?

Substituindo os valores na equa��o de campo magn�tico e isolando i, tem-se:
i = B.2�R/�o
i= (3,0x10-7T).(2�)(100m)/(4�x10-7T/m)
i= 150 A

Ap�s a resolu��o, analisar o resultado
Comentar que esse valor � bem superior ao encontrado nas resid�ncias em geral, onde a corrente assume valores entre 20A a 50A.
� importante estabelecer as rela��es de intensidade da corrente el�trica nas redes de alta-tens�o, com as existentes nas resid�ncias, para que o aluno possa verificar a intensidade do campo magn�tico a qual as pessoas est�o sujeitas.
Como sugest�o de atividade, determinar a intensidade do campo magn�tico para os valores de corrente de 20A e 50A para um raio de 5m.
Deve-se ainda salientar que a longo prazo, os campos magn�ticos gerados pelos v�rios dispositivos el�tricos tamb�m podem agir sobre o corpo humano e at� provocar c�ncer.

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O que acontece quando um ímã é quebrado?

Outra característica importante dos ímãs é a da inseparabilidade dos polos magnéticos, ou seja, não é possível encontrar um ímã só com polo norte ou só com polo sul. Assim, quando um ímã é quebrado, ele dará origem a dois novos ímãs e a polaridade desses novos ímãs vai depender da forma com que sua partição se deu.

Quando se tem um ímã e se quebra este ímã em vários pequenos pedaços alguns deles terão apenas o Polo Norte magnético e outros terão apenas o pólo sul magnético?

O certo é que o polo norte é positivo e o sul, negativo. A alternativa b está incorreta porque afirma que, quando um imã é quebrado, os seus polos são separados. De acordo com o princípio da inseparabilidade dos polos magnéticos, não é possível encontrar um imã apenas com o polo norte ou sul.

Quando quebramos um ímã cada pedaço se torna um novo ímã com as mesmas características Qual é a propriedade que justifica isso?

Jamais encontraremos um ímã apenas com polo sul ou apenas com polo norte. Se quebrarmos um imã ao meio, cada uma das partes comportar-se-á como um novo ímã. Isso ocorre porque o magnetismo é uma propriedade molecular.

Quando um ímã é quebrado cada pedaço se constitui num novo ímã com polos Norte e sul?

Quando um ímã é quebrado, cada pedaço se constitui num novo ímã com polos norte e sul. Verdadeiro. Se quebramos um imã ao meio, ou em qualquer parte, o resultado sempre será um imã que possui um polo norte e sul.