Última atualização: 22 de fevereiro de 2026

Ímãs: Do Pequeno Ímã de Geladeira ao Trem de Levitação

O magnetismo: uma força menor capaz de levantar trens

O magnetismo é uma manifestação do eletromagnetismo, uma das quatro interações fundamentais da natureza. Ele surge do movimento das cargas elétricas e, mais especificamente, do spin dos elétrons, uma propriedade quântica intrínseca, assim como a massa ou a carga.

À primeira vista, o magnetismo parece ser uma força menor: um pequeno ímã de geladeira mal consegue segurar algumas folhas de papel. No entanto, essa mesma força física é explorada pelos trens Maglev para levitar e se guiar sem contato. Um sistema de controle ativo mantém-os a uma distância extremamente precisa dos trilhos (entre 10 e 15 mm), sem poder se afastar ou se aproximar. O trem está literalmente "colado" a essa altura por um campo magnético intenso. Contudo, a ausência de atrito mecânico permite que um motor eletromagnético independente os acelere a mais de 600 km/h.

Como passar de uma força insignificante a um poder fenomenal?

A origem microscópica do magnetismo: o spin dos elétrons

Na escala mais fundamental, o magnetismo provém do spin e da repulsão eletrostática dos elétrons. Cada elétron se comporta como um microímã bipolar (com um polo Norte e um polo Sul). Na maioria dos materiais, esses microímãs (spins) estão orientados aleatoriamente. Seus efeitos magnéticos se cancelam mutuamente, de modo que o material não apresenta nenhum campo magnético líquido em escala macroscópica.

Materiais ferromagnéticos e domínios de Weiss

Nos materiais ferromagnéticos (como o ferro, o cobalto ou o níquel), os movimentos eletrostáticos favorecem um alinhamento paralelo dos spins eletrônicos. Esse alinhamento de bilhões de "pequenas bússolas" eletrônicas forma ilhas magnéticas microscópicas (os domínios de Weiss). Cada ilha é como um grande navio com milhares de remadores que remam perfeitamente na mesma direção (os spins estão alinhados). Quando a maioria dessas ilhas se alinha na mesma direção, o material se torna um ímã permanente muito forte.

Nota:
Os domínios de Weiss, nomeados em homenagem ao físico francês Pierre-Ernest Weiss (1865-1940), são regiões microscópicas (tipicamente de 10 a 100 micrômetros) dentro de um material ferromagnético onde todos os spins eletrônicos estão naturalmente alinhados na mesma direção, mesmo na ausência de um campo externo.

Os ímãs permanentes mais poderosos do mundo

Esse fenômeno de alinhamento espontâneo é levado ao extremo em certas ligas modernas. Ímãs de terras raras, como aqueles compostos de neodímio, ferro e boro (NdFeB), exploram uma estrutura cristalina particular. Essa estrutura reforça a interação de troca e "congela" o alinhamento dos spins, criando materiais com propriedades extremas: magnetização de saturação e resistência à desmagnetização recordes. Isso faz do NdFeB o ímã permanente mais poderoso.

Por que essa diferença de escala entre um pequeno ímã de geladeira e um trem Maglev?

A chave está na diferença entre magnetização espontânea e campo magnético produzido. Em um pequeno ímã de geladeira, a magnetização (o alinhamento dos spins eletrônicos) é certamente forte em escala microscópica, mas o volume de material magnético é muito pequeno e os polos estão próximos, o que limita o alcance e a intensidade do campo sentido à distância.

Em um trem Maglev, não se usa um simples ímã permanente do mesmo tamanho: são empregados eletroímãs supercondutores (no sistema eletrodinâmico) ou uma sucessão de ímãs permanentes de altíssimo desempenho (neodímio) associados a bobinas ativas. O truque é, por um lado, multiplicar o volume ativo (quilômetros de trilhos e vagões inteiros de ímãs) e, por outro, canalizar e amplificar o fluxo por meio de circuitos magnéticos de ferro doce. Acima de tudo, no caso dos eletroímãs supercondutores, são alcançadas densidades de corrente fenomenais (mais de 100 A/mm²) sem perdas por efeito Joule, produzindo campos magnéticos de vários teslas, milhares de vezes mais intensos do que o de um pequeno ímã de geladeira.

Assim, a força "menor" na escala de gramas se torna colossal na escala de toneladas, por meio da acumulação de magnetização, corrente e superfície de interação.

Nota:
As primeiras observações do magnetismo remontam à China antiga, onde a magnetita era usada desde o século IV a.C. para orientação. No século XIX, os trabalhos de Hans Christian Ørsted (1777-1851) revelaram a ligação entre corrente elétrica e campo magnético. Essa descoberta foi formalizada por James Clerk Maxwell (1831-1879), cujas equações unificam eletricidade e magnetismo.