propriedades magnÉticas - 01
TRANSCRIPT
![Page 1: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/2.jpg)
PROPRIEDADES
MAGNÉTICAS
![Page 3: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/3.jpg)
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.);
![Page 4: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/5.jpg)
Propriedades Magnéticas dos Materiais
![Page 6: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/7.jpg)
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. 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
![Page 8: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/9.jpg)
Propriedades Magnéticas dos Materiais
![Page 10: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/10.jpg)
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).
![Page 11: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/12.jpg)
Propriedades Magnéticas dos Materiais
Domínios Magnéticos
Parede Bloch
![Page 13: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/13.jpg)
Propriedades Magnéticas dos Materiais
![Page 14: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/17.jpg)
Curvas de Magnetização
![Page 18: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/18.jpg)
Curvas de Magnetização
![Page 19: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/19.jpg)
Curvas de Magnetização
Quanto maior é a área do ciclo de histerese de
magnetização mais “duro magneticamente” é o
material
![Page 20: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/21.jpg)
EXEMPLOS DE MATERIAIS
MAGNÉTICOS DUROS E MACIOS
![Page 22: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/25.jpg)
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.
![Page 26: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/26.jpg)
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.
![Page 27: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/27.jpg)
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.
![Page 28: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/28.jpg)
Propriedades Magnéticas dos Materiais
![Page 29: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/30.jpg)
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.
Propriedades Magnéticas dos Materiais
![Page 31: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/31.jpg)
Influência da Temperatura sobre o Comportamento Magnético
![Page 32: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/32.jpg)
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.
![Page 33: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/33.jpg)
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.
![Page 34: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS - 01](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062220/557211c7497959fc0b8f7aaa/html5/thumbnails/34.jpg)
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.