PROPRIEDADES
MAGNÉTICAS
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Os “materiais magnéticos” são utilizados em inúmeras aplicações:
• motores eléctricos,
• geradores
•armazenamento de informação (quer como suporte da informação
(fitas magnéticas, discos de computador, etc.), quer como
ferramentas de gravação ou leitura da informação armazenada em
bandas magnéticas.)
Iremos tentar perceber um pouco da
física do comportamento magnético
De materiais.
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
O movimento de uma carga eléctrica resulta na criação de um
campo magnético. Um enrolamento de fio condutor (solenóide), com
n espiras, atravessado por uma corrente i origina um campo
magnético, H, dado por:
E induz um campo, B (de indução), dado por
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Quando um material é submetido a um campo magnético H
(campo aplicado), é originado um campo de magnetização do
material, M.
susceptibiliade
magnética do material
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
A base física para as propriedades magnéticas dos materiais
resulta do movimento dos elétrons :
movimento orbital em torno do núcleo ou
movimento de rotação (spin).
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Parede Bloch
Domínios Magnéticos
Propriedades Magnéticas dos
Materiais
Curvas de Magnetização
Curvas de Magnetização
Curvas de Magnetização
Quanto maior é a área do ciclo de histerese
de magnetização mais “duro
magneticamente” é o material
Classificação dos materiais em termos de
propriedades magnéticas
Materiais diamagnéticos (Ex. Zn Cd Cu, Ag, Sn) – pequenos valores
negativos de χ (ou seja, o campo de magnetização opõe-se ao campo
aplicado e desaparece quando de retira o campo aplicado)
Materiais Paramagnéticos (ex. Al, Ca, Pt, Ti) – pequenos valores positivos
de χ (o campo de magnetização desaparece quando de retira o campo
aplicado)
Materiais Ferromagneticos (o Fe, o Ni e o Co) - χ é grande (>>1). O campo
de magnetização mantém-se quando se remove o campo aplicado.
Materiais Ferrimagnéticos (ferrites, magnetites, em geral óxidos metálicos) –
os íons têm dipolos magnéticos de intensidade diferente. Logo existe sempre
um momento resultante.
Paramagnéticos - são materiais que possuem elétrons desemparelhados e
que, quando na presença de um campo magnético, se alinham, fazendo surgir
dessa forma um ímã que tem a capacidade de provocar um leve aumento na
intensidade do valor do campo magnético em um ponto qualquer. Esses
materiais são fracamente atraídos pelos ímãs.
Na presença de H os dipolos
giram, alinhando-se com H,
aumentando o efeito do campo
externo. μr>1 e Xm>0 (da
ordem de 10-5 a 10-2)
São materiais paramagnéticos: o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, etc.
Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um campo
magnético tem seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido
do campo magnético aplicado. Assim, estabelece-se um campo magnético na
substância que possui sentido contrário ao campo aplicado.
Para esses materiais, μr < 1 e
Xm < 0 (da ordem de –10-5).
B no interior do material é < B0.
São substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo, etc.
Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo apresentam
características bem diferentes das características dos materiais paramagnéticos e
diamagnéticos. Esses materiais se imantam fortemente se colocados na presença
de um campo magnético.
Para estes materiais Xm é da ordem
de 106, conseqüentemente H<<M
Ferro momento magnético líquido = 2,22 μb
Cobalto momento magnético líquido = 1,72 μb
Níquel momento magnético líquido = 0,60 μb
São substâncias ferromagnéticas somente o ferro, o cobalto, o níquel e as
ligas que são formadas por essas substâncias
As substâncias
ferromagnéticas são
fortemente atraídas pelos
ímãs. Já as substâncias
paramagnéticas e
diamagnéticas são, na
maioria das vezes,
denominadas de
substâncias não
magnéticas, pois seus
efeitos são muito
pequenos quando sobre a
influência de um campo
magnético.
Influência da Temperatura sobre o Comportamento Magnético
a)
b)
c)
d)
Qual a densidade de fluxo de saturação?
Qual a magnetização de saturação?
Qual a remanência?
Qual a coercibilidade?
0,6
0,6
H (A/m) B (teslas)
56
0,5
30
0,46
10
0,4
0
0,36
-10
0,28
-20
0,12
-25
0
-40
-0,28
-56
-0,5
0,4
0,4
0,2
0
-80
-80
-60
-60
-40
-40
-20
0
-0,2
-0,4
-0,4
-0,6
-0,6
20
4040
6060
8080
Um material ferromagnético possui uma remanência de 1,25 tesla e uma
coercibilidade de 50000 A/m. A saturação é obtida a uma intensidade do
campo magnético de 100000ª/m, na qual a densidade do fluxo
magnético é de 1,50 tesla. Usando esses dados, esboce toda curva de
histerese na região entre H = -100000 e +100000 A/m. Certifique-se de
botar em escala e identificar ambos os eixos ccordenados.