MAGNETISMO

MAGNETISMO

1. Todas as substâncias são sensíveis à presença de um campo magnético. O diamagnetismo e o paramagnetismo são as respostas ditas fracas à aplicação de um campo magnético externo ao material. Normalmente, seus efeitos são tão pequenos que somente podem ser observados com o auxílio de equipamentos muito sensíveis.

   • DIAMAGNETISMO
     • Os materiais diamagnéticos, em geral, são constituídos de átomos cujas camadas eletrônicas são fechadas, de modo que não há momento de dipolo magnético atômico resultante. Nestes casos, a aplicação de um campo magnético modifica o movimento orbital dos elétrons atômicos, neles gerando um momento de dipolo magnético que aponta no sentido contrário aquele do campo magnético externo.
       • Em termos simples, a resposta diamagnética é análoga aquela que ocorre numa espira corrente submetida a um campo magnético variável, a qual é descrita pela lei de Faraday-Lenz. Ou seja, a corrente induzida na espira circula de modo a se contrapor à variação do fluxo magnético através da área por ela delimitada. No caso dos átomos das substâncias diamagnéticas, o papel das espiras de corrente é desempenhado pelas órbitas eletrônicas em torno do núcleo.
     • , Os materiais diamagnéticos tendem a ser repelidos pelo sistema (imã, bobina com corrente) que produz o campo magnético externo a eles, ainda que este efeito seja inobservável na grande maioria das circunstâncias. Pode-se também dizer que o diamagnetismo é uma resposta universal. Todos os materiais o apresentam, pois, os átomos que os compõem sempre terão camadas eletrônicas fechadas. No entanto, em razão da fraca intensidade do sinal diamagnético, esta resposta só será dominante em sistemas que não possuam átomos com momento de dipolo magnético permanente.
   • PARAMAGNETISMO
     • Estes pequenos imãs microscópicos tendem a se alinhar paralelamente e no mesmo sentido do campo aplicado, dando origem a um momento de dipolo magnético total que, na maioria dos casos, é significativamente mais forte que o momento diamagnético das camadas eletrônicas fechadas. Então, embora fraca, a resposta paramagnética torna-se dominante.
     • Em substâncias que possuam átomos com momento de dipolo magnético permanente, ou seja, átomos que se comportam como imãs microscópicos, a resposta à aplicação de um campo magnético externo será do tipo paramagnética, mesmo que a proporção de átomos magnéticos presentes seja pequena. Tais átomos possuem camadas eletrônicas incompletas, dando origem a momentos magnéticos atômicos não-nulos resultantes do spin e do movimento orbital de seus elétrons.
       • Os materiais paramagnéticos, portanto, tendem a ser atraídos pelo sistema (imã, bobina com corrente) que produz o campo magnético externo, como se fossem imãs muito fracos. É também importante observar que uma vez removido o campo externo, os momentos magnéticos atômicos se desalinham por efeito de agitação térmica e nenhuma lembrança presença do campo é retida.
   • FERROMAGNETISMO
     • Se a concentração de átomos magnéticos num dado material for elevada, pode ocorrer que seus momentos magnéticos atômicos interajam mutuamente. Neste caso, poderá ocorrer um alinhamento espontâneo entre estes momentos e a substância passará a mostrar uma resposta magnética dita forte. Nos materiais ferromagnéticos, os momentos magnéticos atômicos estão todos alinhados paralelamente entre si, dando origem a um forte momento de dipolo em escala macroscópica, ou seja, apresentando magnetização muito mais intensa do que aquela que pode ocorrer em substâncias para ou diamagnéticas. Sob certas condições, tais substâncias comportam-se como imãs permanentes, ou seja, eliminado o campo magnético externo a magnetização remanesce.

2. CORRENTE DE DESLOCAMENTO

   • No eletromagnetismo, a corrente de deslocamento é taxa de variação do fluxo do vetor deslocamento elétrico. Tem dimensão de corrente elétrica e, portanto, é expressa em amperes no Sistema Internacional de Unidades. Corrente de Deslocamento. Define-se uma corrente fictícia chamada corrente de deslocamento, a qual é devida à variação do campo elétrico.
     • DETERMINAÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO
       • A orientação do campo magnético induzida por uma corrente real pode ser determinada com o auxílio da regra da mão direta.

3. AS EQUAÇÕES DE MAXWELL

   • As equações de Maxwell são um grupo de equações diferenciais parciais que, juntamente com a lei da força de Lorentz, compõem a base do eletromagnetismo
     • Lei de Ampère: A lei de Ampère descreve a relação entre um campo magnético e a corrente elétrica que o origina. Ela estabelece que um campo magnético é sempre produzido por uma corrente elétrica ou por um campo elétrico variável.
     • Lei de Faraday: A quarta das equações de Maxwell descreve as características do campo elétrico originando um fluxo magnético variável. Os campos magnéticos originados são variáveis no tempo, gerando assim campos elétricos do tipo rotacionais.
     • LEI DE GAUSS
       • Lei de Gauss para a eletricidade: Ela relaciona os campos elétricos e suas fontes, as cargas elétricas, e pode ser aplicada mesmo para campos elétricos variáveis com o tempo.
       • Lei de Gauss para o magnetismo: De acordo com essa lei, as linhas de campo magnético são contínuas, ao contrário das linhas de força de um campo elétrico que se originam em cargas elétricas positivas e terminam em cargas elétricas negativas.

4. IMÃS

   • Os ímãs permanentes são objetos que foram fabricados a partir de um material magnetizado e são assim capazes de criar seus próprios campos magnéticos persistentes. Os ímãs permanentes mantêm o seu magnetismo indefinidamente ou até que sejam desmagnetizados por vibrações, sujeira, corrosão ou interferência de campos magnéticos.
   • MAGNETISMO NA TERRA
     • A terra e um grande imã em pontos próximos da superfície terrestre o campo magnético se assemelha ao campo produzido por um gigante ima em forma de barra que atravessa o centro do planeta. O magnetismo terrestre é atribuído a enormes correntes elétricas que circulam no centro do planeta, que é constituído de ferro e níquel no estado líquido, devido às altas temperaturas. Instrumentos chamados de magnetometros são usados para medir esses ângulos e determinar o modulo do campo com alta precisão, entretanto e possível descobrir qual a orientação local do campo magnético utilizando a bússola.

5. O QUE É FÍSICA

   • A abrangência da física se estende desde a ciência básica dos campos elétricos e magnéticos até a ciência aplicada e engenharia dos matérias magnéticos.
     • A discussão dos campos elétricos e magnéticos mostrando que quase todos os princípios físicos de eletromagnetismos podem ser resumidos em apenas quatro equações, conhecidas como equações de Maxwell.
     • A engenharia e a ciência discutem os matérias magnéticos, muitos cientistas e engenheiros estão empenhados em descobrir por que alguns matérias são magnéticos e outros não, e de que forma os matérias conhecidos podem ser aperfeiçoados.
       • Exemplo se você possui uma tatuagem e se submete a um exame de ressonância magnética, o campo magnético de alta intensidade usado no exame pode produzir um puxão na sua pele, porque algumas tintas usadas nesse procedimento possuem partículas magnéticas.

6. CAMPOS MAGNÉTICOS INDUZIDOS

   • Campo Magnético é a concentração de magnetismo que é criado em torno de uma carga magnética num determinado espaço.

7. O MAGNETISMO E OS ELÉTRONS

   • Os materiais magnéticos são magnéticos por causa dos elétrons que contêm, quando os elétrons se deslocam em um fio na forma de uma corrente elétrica, o movimento produz um campo magnético em torno do fio. Os elétrons podem produzir campos magnéticos através de dois outros mecanismos, ambos relacionados a momentos dipolares magnéticos.
     • Momento Dipolar Magnético de Spin: Um elétron possui um momento angular intrínseco conhecido como momento angular de spin ou simplesmente spin. O Spin não pode ser medido, entretanto sua componente em relação a qualquer eixo pode ser medida. A componente medida de spin pode assumir apenas certos valores. É possível apenas medir uma componente, que também é quantizada, com dois valores possíveis de mesmo valor absoluto e sinais opostos.
     • Momento Dipolar Magnético Orbital: O momento angular orbital está associado à rotação da partícula em torno do centro de força. Mas cargas em rotação dão origem a campos magnéticos. A fonte de força. Mas cargas em rotação dão origem a campos magnéticos. A fonte mais simples de campo magnético é chamado, dipolo magnético. Quando faz parte de um átomo, um elétron possui um momento angular adicional que recebe o nome de momento angular orbital. O momento angular orbital não pode ser medido, é possível apenas medir uma componente, que é quantizada.

8. PROPRIEDADES MAGNÉTICAS DOS MATERIAIS

   • O magnetismo é uma propriedade dos átomos que tem origem em sua estrutura atômica. É resultado da combinação do momento angular orbital e do momento angular de spin do elétron. A forma como ocorre a combinação entre esses momentos angulares determina como o material irá se comportar na presença de outro campo magnético. É de acordo com esse comportamento que as propriedades magnéticas dos materiais são definidas. Elas podem ser classificadas em três tipos: diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos.
     • Diamagnéticos: São materiais que, se colocados na presença de um campo magnético externo, estabelecem em seus átomos um campo magnético em sentido contrário ao que foi submetido, mas que desaparece assim que o campo externo é removido. Em razão desse comportamento, esse tipo de material não é atraído por imãs, exemplos: mercúrio, ouro, bismuto, chumbo, prata etc.
     • Paramagnéticos: Pertencem a esse grupo os materiais que possuem elétrons desemparelhados, que ao serem submetidos a um campo magnético externo, ficam alinhados no mesmo sentido do campo ao qual foram submetidos, que desaparece assim que o campo externo é retirado. São objetos francamente atraídos pelos imãs como: alumínio, sódio, magnésio, cálcio etc.
     • Ferromagnéticos: Quando esses materiais são submetidos a um campo magnético externo, adquirem campo magnético no mesmo sentido do campo ao qual foram submetidos, que permanece quando o material é removido. Eles são fortemente atraídos pelos imãs, e esse comportamento é observado em poucas substâncias, entre elas estão: ferro, níquel, cobalto e alguns de seus compostos.