Propriedades magnéticas dos materiais

Os arquivos de ferro respondem ao campo magnético do ímã e adotam o padrão de suas linhas

Quais são as propriedades magnéticas dos materiais?

As Propriedades magneticas Dos materiais são as manifestações que eles exibem antes da presença de campos magnéticos externos e também ao fato de que existem elementos e compostos que produzem espontaneamente esses campos.

Exemplos de materiais com propriedades magnéticas notáveis ​​são ferro, cobalto e níquel, além de alguns óxidos de ferro, como magnetita e magemita, óxidos de cromo, óxidos de níquel e ligas como Alnic (alumínio, níquel e cobalto).

Seu magnetismo se manifesta através da atração exercida por barras feitas com esses materiais sobre arquivos de ferro, clipes de metal, moedas e outros pequenos objetos de metal.

Se os arquivos de ferro forem colocados em uma folha de papel e passarem um ímã de barra abaixo, observa -se que os arquivos são organizados em um padrão de linhas curvas e fechadas, que deixam uma extremidade da barra e final no outro.

Este é o padrão do campo magnético que o ímã produz e é formado graças à resposta dos registros. Depois que o ímã é removido, os arquivos são facilmente desorganizados.

A origem do magnetismo no campo é o movimento de elétrons dentro do átomo. Os elétrons têm um movimento impulsionado pela atração eletrostática exercida pelo núcleo neles e também tem giro, uma qualidade totalmente quântica, análoga ao elétron gira em torno de seu próprio eixo.

Como resultado, o elétron se comporta como uma pequena espira de corrente que produz seu próprio campo magnético.

Resposta magnética

Todas as substâncias respondem indistintamente a um campo magnético externo. É porque, em qualquer átomo, o movimento orbital dos elétrons cria um vetor chamado Momento magnético orbital, E o spin cria o Momento magnético de Spin.

Entre eles, eles geram o momento magnético do elétron e isso, por sua vez, contribui para o momento magnético líquido do átomo.

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A propósito, os prótons, que, como elétrons, são partículas carregadas em movimento, fazem uma contribuição muito pequena para o momento magnético líquido do átomo. Portanto, pode -se considerar que o momento magnético atômico depende quase inteiramente de seus elétrons.

Na maioria dos materiais, os momentos magnéticos são distribuídos aleatoriamente, resultando em um momento magnético atômico líquido 0. Mas nos materiais capazes de produzir seu próprio campo magnético, os momentos são muito mais organizados, não cancelam e geram um momento magnético não -vóide.

Agora, suponha que um material seja colocado na presença de um campo magnético externo, que poderia alinhar os momentos magnéticos desordenados no material e criar um momento magnético diferente a partir de 0. Isso causaria uma resposta magnética da substância em questão.

Existem três tipos de respostas:

• Diamagnetismo
• Paramagnetismo
• Ferromagnetismo

Susceptibilidade magnética

Para caracterizar cada uma dessas respostas, há uma quantidade física sem dimensões chamadas Susceptibilidade magnética. Seu valor informa sobre o grau de magnetização que a substância é capaz de mostrar na presença do campo magnético externo.

Sim M É o vetor de magnetização criado pelo momento magnético líquido do vetor por unidade de volume dentro do material, H O campo magnético externo e χ a suscetibilidade magnética precisam, para muitas substâncias:

M = χ ∙H

Ou seja, a magnetização criada no material é diretamente proporcional ao campo externo aplicado.

Principais propriedades magnéticas dos materiais

1. Diamagnetismo

Todos os materiais sem exceção, resposta diamagnética presente, que é sempre repulsiva ao campo magnético externo. Se esse é o único efeito que o campo externo tem no material, isso é considerado diamagnético.

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A repulsão se origina na lei de Faraday-Lenz, uma vez que o campo externo induz uma corrente no material que sempre se opõe à causa que a causa.

Os materiais com a resposta diamagnética mais acentuada são bismuto e antimônio. O diamagnetismo também pode ser observado com madeira, água, sal, em metais como ouro, prata e cobre e em alguns gases, como hélio.

A suscetibilidade magnética desses materiais é sempre negativa, por exemplo, a do bismuto é -16.6 (sem unidades, pois não tem dimensões).

2. Paramagnetismo

Existem átomos com um momento magnético líquido de pouca magnitude. Quando eles são expostos a um campo magnético externo, ele exerce um torque que tende a alinhar os momentos magnéticos individuais com esse campo.

A resposta do material ao campo é a atração, gerando um vetor de magnetização M rede dentro. Portanto, a suscetibilidade magnética de um material paramagnético é sempre positivo.

Ao aquecer o material, o alinhamento da magnetização adquirido com o campo externo é neutralizado pela agitação térmica, que tende a destruí -lo.

Experimentalmente, sabe -se que a suscetibilidade magnética χ dos materiais paramagnéticos depende da temperatura t como:

Onde C é uma constante do material paramagnético em questão. Esta equação representa o Lei Curie.

Exemplos de materiais paramagnéticos são: urânio, platina, alumínio, sódio, sulfato de cobre e terras raras.

3. Ferromagnetismo

Em materiais ferromagnéticos, como ferro, níquel, cobalto e ligas, os momentos magnéticos de cada átomo tendem a alinhar muito mais, formando micro regiões chamadas Domínios magnéticos.

Os domínios são orientados aleatoriamente quando o material não é magnetizado, como uma unha de ferro, tornando a energia potencial dentro do material mínimo.

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Mas ao aplicar um campo magnético externo, os limites dos domínios são modificados, ganhando tamanho daqueles que conseguem se alinhar com o campo externo. Se isso for intenso o suficiente, todos os domínios adquirem a mesma direção e o material é magnetizado nele.

Objetos de ferro, níquel ou cobalto, com alta suscetibilidade magnética, podem adquirir magnetização intensa quando sujeitas à influência de um forte campo externo e retê -lo em grande parte quando o campo é suprimido. Dessa forma, você pode fabricar ímãs permanentes.

Como nos materiais paramagnéticos, o ferromagnetismo diminui com a temperatura, desaparecendo a uma temperatura crítica chamada Temperatura Curie.

Outra maneira de enfraquecer a magnetização é soltar o ímã ou atingi -lo, pois os impactos tendem a desfazer os domínios magnéticos.

Ferrimagnetismo

Em materiais ferrimagnéticos, também há uma ordem nos momentos magnéticos individuais de cada átomo. Todos estão alinhados na mesma direção, mas alternando o significado, o que significa que alguns podem ser cancelados, mas não todos, então o resultado é uma magnetização líquida no material.

Um exemplo de material ferrimagnético é a maghemita, um óxido de ferro que, sob certas condições, é formado a partir de magnetita e exibe forte magnetismo.

4. Antiferromagnetismo

Outra maneira pela qual os momentos magnéticos são ordenados é a Antiparalla, ou seja, alternando seus sentidos, como no óxido de manganês, para que eles não respondam da mesma maneira aos campos externos que materiais ferromagnéticos.

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