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As Propriedades Magnéticas dos Sólidos
Anderson Kanaharada Arthur Scabora
Leonardo Werneck
Física Moderna II Professor Marcelo
Munhoz
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Dipolos Magnéticos
Os dipolos magnéticos podem surgir através de duas coisas: → Movimento de partículas carregadas → Momento intrínsico das partículas (spin)
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Magnetização de um Material
→ Ocorre quando um material é sujeito a um campo magnético muito intenso (ex: o de um solenóide) → Isso tende a alinhar os momentos de dipolo magnético (permanentes ou induzidos) no interior do material
𝑀 =𝑑𝜇
𝑑𝑉
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O Modelo de Ampère
→ Os dipolos atômicos são paralelos ao eixo do cilindro → A corrente resultante em qualquer ponto no interior do cilindro é zero → Na superfície, a corrente se assemelha à de um solenoide → A corrente de superfície recebe o nome de amperiana
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Magnetização no Modelo de Ampère
𝑀 =𝑑𝜇
𝑑𝑉=
𝐴𝑑𝐼
𝐴𝑑𝑙→ 𝑀 =
𝑑𝐼
𝑑𝑙
→ Consideramos um fio com magnetização M como a variação uma corrente em sua superficie em relação ao seu comprimento
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Suscetibilidade Magnética
→ É a constante de proporcionalização que relaciona a magnetização M do material com o campo Bapp aplicado sobre ele
𝑀 = 𝜒𝑚 ∙𝐵𝑎𝑝𝑝
𝜇0
→ Onde 𝜒𝑚 é a suscetibilidade magnética
→ Ela permite a classificação dos materiais em termos de suas propriedades magnéticas
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Diamagnetismo
→ Nos materiais diamagnéticos, 𝜒 < 0, mas pequeno → Nesses materiais, o campo de magnetização se opõe ao campo aplicado → O campo de magnetização desaparece quando o campo aplicado é “desligado”/removido → É observado, geralmente, em materiais que apresentam as camadas eletrônicas totalmente preenchidas
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Diamagnetismo
→ Cobre, Água, Prata, Carbono, etc
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Paramagnetismo
→ Nos materiais paramagnéticos, 𝜒 > 0, mas pequeno → Nesses materiais, os spins dos elétrons, os momentos atômicos ou o campo produzido se alinham parcialmente na direção do campo aplicado → O campo de magnetização desaparece quando o campo aplicado é “desligado”/removido → É observado, geralmente, em materiais que apresentam elétrons desemparelhados na última cadama eletrônica
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Paramagnetismo
→ Oxigênio líquido, Magnésio, Lítio, etc
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Ferromagnetismo
→ Nos materiais ferromagnéticos, 𝜒 ≫ 1 → Nesses materiais os dipolos magnéticos estão relativamente bem alinhados, de forma que qualquer campo externo gera um campo total muito intenso → O campo de magnetização pode permanecer mesmo após a remoção do campo externo (ímãs) → Se a temperatura de Curie (Tc) desses materiais é excedida, eles passam a se comportar como paramagnéticos
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Ferromagnetismo
→ Ferro, Cobalto, Níquel, Terras-Raras, etc http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
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Domínios Magnéticos
→ Temperaturas maiores que Tc são capazes de quebrar essas paredes, justificando o fato dos ferromagnéticos se tornarem paramagnéticos
→ Pequenos alinhamentos em determinadas regiões do material
→ Direções aleatórias tornam o momento magnético resultante nulo no estado normal
→ As chamadas Paredes de Bloch separam esses domínios
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Antiferromagnetismo
→ Nos materiais antiferromagnéticos, 𝜒 = 0 → Nesses materiais o campo de magnetização se alinha “antiparalelamente” ao campo aplicado → A interação de troca força átomos vizinhos a assumirem orientações de spins antiparalelos
MnO2
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Ferrimagnetismo
→ Nos materiais ferrimagnéticos, 𝜒 = 0
→ Nesses materiais o campo de magnetização se alinha “antiparalelamente” ao campo aplicado, mas os momentos em sentidos opostos não são iguais, fazendo com que uma magnetização espontânea permaneça, mesmo sem o campo externo
→ Como os ferromagnéticos, para 𝑇 > 𝑇𝑐 eles se comportam como paramagnéticos