PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01

CURSO: ENGENHARIA DE MATERIAIS

DISCIPLINA: ESTRUTURA E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Belém, Outubro de 2012

SERVIÇO PÚBLICO FEDERALMINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁDIRETORIA DE ENSINO TÉCNICO E TECNOLÓGICO

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.);

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




Quando um material é submetido a um campo magnético H (campo aplicado), é

originado um campo de magnetização do material, M. O campo de indução

magnética gerado, B, e proporcional a soma de H e M.

O fator de proporcionalidade é a permeabilidade magnética no vácuo.

Susceptibiliade magnética do material



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).


Domínios Magnéticos

Parede Bloch


Curvas de Magnetização



Quanto maior é a área do ciclo de histerese de

magnetização mais “duro magneticamente” é o

material

EXEMPLOS DE MATERIAIS

MAGNÉTICOS DUROS E MACIOS

Classificação dos materiais em termos depropriedades 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 Ferromagnéticos (o Fe, o Ni e o Co) - χ é grande (>>1). O campo de magnetização

mantém-se quando se remove o campo aplicado. O

Materiais Antiferromagnéticos - É exibido por alguns materiais e resulta do alinhamento em

sentidos opostos dos dipolos magnéticos. Como resultado os materiais antiferromagneticos

apresentam χ=0. Exemplos de materiais antiferromagneticos: Mn e Cr.

Materiais Ferrimagnéticos (ferrites, magnetites, em geral óxidos metálicos) – Os íons têm dipolos

magnéticos de intensidade diferente. Logo existe sempre um momento resultante.

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.

São substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo, etc.

Para esses materiais, μr < 1 e

Xm < 0 (da ordem de –10-5).

B no interior do material é < B0.

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.


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.

São substâncias ferromagnéticas somente o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias

Para estes materiais Xm é da ordem de 106, conseqüentemente H<<M

Ferro momento magnético líquido = 2,22 μbCobalto momento magnético líquido = 1,72 μbNíquel momento magnético líquido = 0,60 μb

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

Ferrimagnéticos - Surge em alguns materiais cerâmicos em que os íons tem

diferentes momentos magnéticos. Como tal ha um momento magnético resultante.

Os materiais ferrimagneticos naturais são conhecidos genericamente por ferrites,

sendo a magnetite Fe3O4, a mais conhecida , uma vez que e um mineral nativo em

muitas regiões do planeta.

As ferrites, em geral, tem baixas condutividades elétricas e por isso tem algumas

aplicações em eletrônica: transformadores, indutores de alta frequência, cabeças de

gravação magnética, etc.

APLICAÇÕES

Ímãs permanentes (materiais magneticamente duros)

• Campainhas,

• Alto falantes,

• Reles,

• Rotores em motores elétricos,

• etc.

Transformadores: O material esta sujeito a campos magnéticos e

elétricos alternados: deve ser magneticamente macio.

BIBLIOGRAFIA

• Halliday, Resnick e Walker, Fundaments of Physics

• Callister, Fundamentals of Materials Science and Engineering, 5. ed

• Gersten, J.I. e Smith, F.W., The Physics and Chemistry of Materials ,Ed.

Jonh Wiley & Sons, New York, 2001.

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