Como funcionam os imãs?

 Da série: Perguntas que todo mundo faz para um geólogo

O que é um imã, e como isso funciona?

O problema não é responder a essa pergunta. O problema é quando uma criança de 10 anos pergunta isso.
E Albert Einstein já dizia, se você não sabe explicar um determinado assunto para uma criança de 10 anos, você mesmo não sabe o que você está falando.

Então bem. Vamos dar o nosso melhor aqui para que, mesmo que esse Blog é voltar para estudantes de Geologia, uma pessoa leiga possa entender o Imã. 

Ferromagnetismo

Bom, para começar esse assunto, devo declarar que o imã só atrai elementos ferromagnéticos.

Vou citar os três principais elementos ferromagnéticos:
- Ferro
- Cobalto
- Níquel

Ferromagnetismo é uma propriedade não apenas da composição química de um material, mas de sua estrutura cristalina e organização microscópica.

Um material ferromagnético tem um momento magnético espontâneo, um momento magnético mesmo em um campo magnético aplicado igual a zero. A existência de um momento espontâneo sugere que os spins dos elétrons e os seus momentos magnéticos estão arranjados de uma maneira regular.

Campo Eletromagnético

O pólo norte do ímã se alinha em direção ao pólo norte geográfico e o o pólo sul do ímã se alinha com o pólo sul geográfico, devido o campo magnético da Terra ser o contrário. Os pólos iguais se repelem e os pólos diferentes se atraem.

Por causa do movimento, constante, de Rotação do Planeta Terra, os metais líquidos se movem gerando uma corrente elétrica, e por consequência, um campo eletromagnético em suas partículas.

Esse campo eletromagnético é chamado de Eletrosfera e serve para proteger a Terra do excesso de raios solares.

Um íman é um dipolo, tem sempre dois polos, "norte" e "sul". Por definição, o polo sul de um íman é o que é atraído pelo polo norte magnético da Terra.

Detalhe: Os dipolos não podem ser separados. Se um íman for dividido ao meio, obtêm-se dois ímanes menores, cada um com um polo norte e um polo sul.

Resumo

Dentro das medidas do possível, acredito que explicamos para um leigo ou uma criança como funciona uma bússola, pelo menos.

Ela aponta para o Norte porque ela tem um imã, e o polo Sul de seu Ímã aponta para o polo Norte da Terra.

E os Metais Ferromagnéticos, bom. É um pouco mais complexo.

Seus elétrons são alinhados de uma forma diferente dos outros elementos químicos. 
O magnetismo origina-se na organização atômica dos materiais.

Cada molécula de um material é um pequeno íman natural, denominado de íman molecular ou domínio. Quando, durante a formação de um material, as moléculas se orientam em sentidos diversos, os efeitos magnéticos dos ímanes moleculares se anulam, resultando em um material sem magnetismo natural.

Se durante a formação do material, as moléculas assumem uma orientação única ou predominante, os efeitos magnéticos de cada íman molecular se somam, dando origem a um íman com propriedades magnéticas naturais. Que é o caso dos Metais Ferromagnéticos.

Não importa o quão aceitável pela comunidade científica mundial toda essa informação é considerada, tudo isso não passa de uma Teoria! Tudo isso é uma hipótese. 

Quem foi ao núcleo da Terra verificar que ele é composto de Ferro e Níquel? Quem tem uma ferramenta aguçada o suficiente para ver os polos Norte e Sul de cada elétron dos elementos?

Não estamos aqui para ditar a verdade, só estamos passando as informações que a ciência é capaz de aceitar por enquanto. Ainda há muito para ser estudado.