PROPRIEDADES MAGNÉTICAS

1 - A Influência da Temperatura sobre o Comportamento Magnético

As altas temperatura são grandes fatores que influenciam as características magnéticas dos materiais. Quando se eleva a temperatura de um determinado material sólido possivelmente estará acontecendo, um aumento na magnitude das vibrações térmicas dos átomos.

Para os momentos magnéticos atómicos estão livres para girar, de certa forma, com o possível aumento da temperatura do material, acontecendo o maior movimento térmico dos átomos com isso tende a se tornar aleatórias as suas direções de quaisquer momentos que possam estar alinhados.

Os Materiais ferromagnética possuem uma grande propriedade de atrair ou repelir os imãs. Uma das principais características desses materiais dessa natureza (ferromagnética) é se imantarem fortemente (tornarem-se imãs) na presença de um campo magnético.

Para os materiais ferromagnéticos, antiferromagnéticos e ferrimagnéticos, os seus movimentos térmicos dos átomos estão atuando contra a possível forças de acoplamento entre os movimentos do dipolo atômico adjacente, causando algum desligamento do dipolo, independentemente do fato de existir um campo externo tento presente. Isso pode estar resultando em uma possível diminuição da magnetização de saturação tanto para imãs ferromagnéticos quanto possivelmente para ferrimagnéticos.

O processo de magnetização e saturação pode chegar a máxima temperatura 0K, onde ocorre as vibrações térmicas são de porção mínimas.Com grande aumento da temperatura, magnetização de saturação diminui gradualmente. Tendo que sua temperatura estará caindo abruptamente para zero.

2 - Propriedades Magnéticas: Domínio e Histerese

2.1 – Domínio.

O relato de William Gilbert sobre suas primeiras experiências com ímãs naturais, publicado em 1600, talvez represente o primeiro estudo científico do magnetismo. Nos anos seguintes, as descobertas feitas por Coulomb, Oersted e Ampère aumentaram nosso conhecimento do comportamento dos ímãs e da natureza das forças magnéticas. Entretanto, os físicos acreditam que somente durante este último século é que começaram a compreender a verdadeira natureza do magnetismo. A opinião atual é que as propriedades magnéticas da matéria são de origem elétrica, resultante, talvez, dos movimentos dos elétrons dentro dos átomos das substâncias. Como o elétron é uma partícula eletricamente carregada, esta teoria sugere que o magnetismo é uma propriedade de uma carga em movimento. Se assim for, podemos explicar a energia associada às forças magnéticas usando leis conhecidas da Física.

Dois tipos de movimentos eletrônicos são importantes neste moderno modelo posto para explicar o magnetismo. Primeiro um elétron girando em torno do núcleo de um átomo confere uma propriedade magnética à estrutura atômica.

Os elétrons em rotação conferem proprie-

dades magnéticas ao átomo.

Quando os átomos de uma substância são sujeitos à força magnética de um ímã forte, a força afeta essa propriedade magnética, opondo-se ao movimento dos elétrons. Os átomos são, assim, repelidos pelo ímã; isto é, diamagnetismo; se o movimento do elétron em torno do núcleo fosse seu único movimento, todas as substâncias seriam diamagnéticas. A repulsão diamagnética é bastante fraca em sua ação sobre a massa total de uma substância, porque os movimentos térmicos dentro da substância mantêm os ímãs do átomo agitando-se em direções caóticas, de modo que tendem a neutralizarem-se mutuamente.

O Segundo tipo de movimento eletrônico é o "spin" do elétron em torno do seu próprio eixo. A propriedade magnética da matéria parece originar-se basicamente do spin dos elétrons; cada elétron que gira sobre si mesmo atua como um pequenino imã permanente. Spins opostos são indicados como + e - spins; os elétrons que giram em direções opostas tendem a formar pares e, assim, neutralizam seu caráter magnético.

O magnetismo na matéria origina-se basicamente do spin dos elétrons.

O caráter magnético de um átomo, como um todo, pode ser fraco devido à interação mútua entre os spins eletrônicos.

As propriedades magnéticas estão associadas a ambos os tipos de movimentos eletrônicos. Os átomos de algumas substâncias podem possuir características de ímã permanente devido a um desequilíbrio entre órbitas e spins. Esses átomos atuam como pequeninos ímãs, chamados dipolos, e são atraídos por ímãs fortes. Substâncias nas quais esse efeito excede o diamagnetismo comum a todos os átomos mostram a propriedade do paramagnetismo. Nos átomos das substâncias ferromagnéticas existem elétrons não-emparelhados cujos spins são orientados na mesma direção. O ferro, o cobalto e o níquel, os elementos de terras raras, gadolínio e disprósio, algumas ligas desses e de outros elementos e certos óxidos metálicos, chamados ferritas, exibem fortes propriedades ferromagnéticas. Os níveis quânticos eletrônicos internos, ou camadas, das estruturas atômicas da maioria dos elementos contém apenas elétrons emparelhados. O nível quântico mais alto, ou camada externa, de cada um dos gases nobres (exceto o hélio) consiste de um octeto estável de elétrons, composto de quatro pares eletrônicos, e os átomos de outros elementos atingem essa configuração estável formando ligações químicas. Somente em certos elementos de transição, que têm camadas internas incompletas, é que os elétrons não-emparelhados resultam em propriedades ferromagnéticas.

A configuração eletrônica do átomo do ferro, na ilustração abaixo, mostra quatro elétrons não-emparelhados no terceiro nível quântico principal. Os spins identicamente orientados desses elétrons explicam seu forte termomagnetismo.

O átomo de ferro tem fortes propriedades ferromagnéticas.

Os domínios magnéticos do que se disse acima pareceria que todo pedaço de ferro deveria comportar-se como ímã. Todavia, os átomos são agora agrupados em microscópicas regiões magnéticas, chamadas domínios. Os átomos em cada domínio são magneticamente polarizados, paralelamente a um eixo de cristal. De ordinário, esses domínios são orientados em todas as direções possíveis paralelas aos eixos de cristal, de modo que tendem a cancelar-se mutuamente, e o magnetismo liquido é essencialmente zero. Na ilustração