Materiais Diamagnéticos Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um campo magnético tem seus ímãs elementares orientadosno 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. O diamagnetismo existe em todos os materiais, mas é tão fraco que normalmente não pode ser observado quando o material possui uma das outras duas propriedades: ferromagnetismo ou paramagnetismo. Ou seja, o diamagnetismo corresponde ao tipo mais fraco de resposta magnética de um sistema. O diamagnetismo é um tipo de magnetismo característico de materiais que se alinham em um campo magnético não uniforme e tem como efeito diminuir o módulo do campo no interior do material. Esse tipo de magnetismo é observado em substâncias como os cristais iônicos ou os gases nobres, com estrutura eletrônica simétrica e sem momento magnético permanente. Nos materiais diamagnéticos, os dipolos elementares não são permanentes, sendo que esses materiais não são afetados com a mudança de temperatura e o valor da sua susceptibilidade magnética é tipicamente próximo de milionésimo (10-6) e sempre negativo, devido a Lei de Lenz que afirma que um circuito submetido a um campo magnético externo variável, cria um campo contrário opondo-se a variação deste campo externo. Devido ao valor da susceptibilidade magnética ser negativo, o material sofre uma repulsão, entretanto o efeito é muito fraco. Todo material diamagnético submetido a um campo magnético externo apresenta um momento dipolar magnético orientado no sentido oposto ao do campo magnético externo. Se o campo magnético externo é não uniforme, o material diamagnético é repelido da região onde o campo magnético é mais intenso para a região onde o campo magnético é menos intenso. já um corpo de vidro quase não é afetado pelo campo. alguns materiais diamagnéticos apresentam a propriedade de supercondutividade. pois seus elétrons sempre aparecem em pares com spins opostos. O tipo de átomo é um dos fatores determinantes para a magnetização do material. Dessa forma. entre outras. Esse efeito foi descoberto por Faraday que o chamou de diamagnetismo. sua composição química ou a maneira como seus átomos se organizam. Por exemplo. Sendo assim. Nesses materiais. Quando colocados na presença de um campo magnético externo. os materiais diamagnéticos se magnetizam de forma a criar um campo magnético contrário ao campo magnético externo. que é análogo ao campo gerado por uma espira percorrida por corrente. como por exemplo. os diamagnéticos são repelidos por um ímã e apresentam um campo magnético no seu interior bem menor do que o campo magnético externo que foi aplicado. Então podemos dizer que tais propriedades são determinadas por diferentes fatores. a resistência elétrica é nula. O único efeito magnético se dá em razão do movimento dos elétrons em torno do núcleo. Foto de barras de ouro (material diamagnético) O caso do ouro ou da prata e de muitos outros elementos químicos. Sabemos que os elétrons contribuem para a magnetização dos átomos com seu spin e seu movimento ao redor do núcleo fazendo com que cada átomo se comporte como um pequeno ímã. Quando se trata de materiais diamagnéticos. quando resfriados a temperaturas muito baixas. também estes só apresentam propriedades magnéticas. um pedaço de ferro se magnetiza na presença de um campo magnético externo. os spins não contribuem para o campo magnético. Tal como nos materiais paramagnéticos. .Um pequeno ímã flutua sobre um material supercondutor As propriedades magnéticas de um material determinam como ele se comporta na presença de um campo magnético externo. o que faz com que uma corrente elétrica possa circular sem perda de energia. quando sujeitos a um campo magnético externo. No entanto. individualmente. assim como o momento angular orbital dos elétrons. 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. No geral os efeitos paramagnéticos são pequenos (susceptibilidade magnética na ordem entre 10-3 e 10-5). Os materiais paramagnéticos em campos magnéticos sofrem o mesmo tipo de atração e repulsão que os ímãs normais. tendo como resultado o ferro-magnetismo ou o antiferromagnetismo. os materiais paramagnéticos exibem a magnetização na mesma direção do campo externo. Esses materiais são fracamente atraídos pelos ímãs. Em átomos sem dipolo magnético. Materiais paramagnéticos Paramagnéticos . dipolos magnéticos permanentes. Sobre baixos campos magnéticos. e contrariamente ao fenômeno do paramagnetismo. São materiais paramagnéticos: o alumínio. se alinham. . o campo de magnetização opõe-se ao campo magnético a que for sujeito. Este alinhamento dos dipolos magnéticos atômicos tende a se fortalecer e é descrito por uma permeabilidade magnética relativa maior do que a sua unidade (ou. o que geralmente implica um átomo desemparelhado com os orbitais atômicos ou moleculares. mas quando o campo é removido o movimento Browniano rompe o alinhamento magnético. tendo como resultado um momento líquido zero. e nos antiferromagnéticos acima da temperatura de Néel.são materiais que possuem elétrons desemparelhados e que. respectivamente. o sulfato de cobre. um momento magnético pode ser induzido em uma direção anti-pararela a um campo aplicado. mas tipicamente com valores fracos. estes dipolos atômicos não interagem uns com os outros e são orientados aleatoriamente na ausência de um campo externo. então podem espontaneamente se alinhar ou antialinhar-se. O comportamento paramagnético pode também ser observado nos materiais ferromagnéticos que estão acima da temperatura de Curie. O paramagnetismo consiste na tendência que os dipolos magnéticos atômicos têm de se alinharem paralelamente com um campo magnético externo. No caso de existir uma interação. este efeito é chamado de diamagnetismo. Este efeito ocorre devido ao spinmecânico-quântico. Os materiais paramagnéticos podem também exibir o diamagnetismo. No paramagnetismo puro. o magnésio. O paramagnetismo requer que os átomos possuam. uma susceptibilidade magnética positiva e pequena). quando na presença de um campo magnético. etc. mesmo sem um campo aplicado. Caso estes dipolos magnéticos estejam fortemente unidos então o fenômeno poderá ser o ferro-magnetismo. equivalentemente. e de acordo com a lei de Curie: onde: M é a magnetização resultante. dessa forma o material adquire magnetização. Podemos ver tal fato na ilustração acima. na presença de um campo magnético. os ímãs microscópicos do material tendem a se orientar tomando a mesma direção do campo magnético externo. Porém.B é a densidade do fluxo magnético do campo aplicado. podemos dizer que um pedaço de metal poderia assumir a propriedade de atrair outros objetos metálicos pelo fato de ter sido exposto a um campo magnético externo. esses materiais não apresentam nenhuma magnetização macroscópica. pois não prediz a saturação que ocorre quando a maioria dos dipolos magnéticos estão alinhados. e cada vez menos magnéticos ao aumentar a temperatura. Quando aproximamos um material paramagnético de um ímã. Vejamos a ilustração abaixo: . T é a temperatura absoluta. pois a magnetização será a máxima possível. vemos que cada átomo possui uma magnetização. Material paramagnético não imantado Certos materiais. medida em kelvin. citamos o oxigênio. Dessa forma. Como exemplo básico desse tipo de material. Embora seus ímãs microscópicos se encontrem totalmente desorganizados. C é uma constante específica de cada material (sua Constante de Curie). podem sofrer alterações em suas propriedades magnéticas. e não crescerá mais. medido em tesla. independentemente de aumentar o campo magnético ou diminuir-se a temperatura. Na composição interna (microscópica) dos materiais paramagnéticos. outros tipos de materiais não assumem nenhuma propriedade diferente. Esta lei indica que os materiais paramagnéticos tendem a se tornar cada vez mais magnéticos enquanto o campo magnético aumentar. A lei de Curie é incompleta. Sem um campo magnético externo. podemos dizer que a orientação dos ímãs microscópicos do material depende diretamente do campo magnético externo e também da temperatura. os ímãs microscópicos voltam à sua orientação original (aleatória) e o campo magnético gerado pelos minúsculos ímãs volta a ser igual a zero.Um campo magnético externo tende a orientar os ímãs microscópicos de um material paramagnético Esta nova orientação adotada pelos ímãs microscópicos do material paramagnético faz com que o material seja atraído pelo ímã. Assim. O lítio e o magnésio são exemplo de materiais com propriedades paramagnéticas. quando sujeitos a um campo magnético exterior. podemos concluir que quanto maior for o campo magnético externo e menor for a temperatura. o efeito dos ímãs microscópios é imperceptível. Portanto. O Lítio é um material paramagnético Os materiais paramagnéticos apenas apresentam propriedades magnéticas. . Caso o campo magnético externo cesse. melhor será a orientação. Um exemplo corriqueiro de ferromagnetismo é um ímã de geladeira usado para guardar notas em uma porta do refrigerador. Existem ligas de metal ferromagnético cujos constituintes não são próprios ferromagnéticos. Por outro lado existem ligas não magnéticas. as mais comuns são o ferro. o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias. e o diamagnetismo. Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades. denominadas de substâncias não magnéticas. vários tipos diferentes de magnetismo são distinguidos. ou são atraídos por ímãs. podemos estar perante um fenômeno de ferromagnetismo ou ferrimagnetismo. Esses materiais se imantam fortemente se colocados na presença de um campo magnético. Apenas algumas substâncias são ferromagnéticas. A existência de um momento espontâneo sugere que os spins dos elétrons e os seus momentos magnéticos estão arranjados de uma maneira regular. Este efeito é devido ao momento magnético de elétrons que não estão emparelhados na camada exterior eletrônica. em homenagem a Fritz Heusler.O para magnetismo acontece quando os dipolos magnéticos dos átomos tendem a ficar alinhados paralelamente a um campo magnético exterior.cobalto e suas ligas. composto quase exclusivamente de metais ferromagnéticos. experimentalmente. chamado ligas de Heusler. É possível verificar. . níquel. pois seus efeitos são muito pequenos quando sobre a influência de um campo magnético. São substâncias ferromagnéticas somente o ferro. Na física. Já as substâncias paramagnéticas e diamagnéticas são. tais como magnetita. alguns compostos de metais de terras raras. como os tipos de aço inoxidável. o cobalto. Ferromagnétismo é o mecanismo básico pelo qual certos materiais (como ferro) formam ímãs permanentes. e alguns minerais de ocorrência natural. Se os dipolos magnéticos estiverem muito unidos. Ferro-magnetismo é uma propriedade não apenas da composição química de um material. Um material ferromagnético tem um momento magnético espontâneo – um momento magnético mesmo em um campo magnético aplicado igual a zero. As substâncias ferromagnéticas são fortemente atraídas pelos ímãs. Outras substâncias respondem fracamente a campos magnéticos com dois outros tipos de magnetismo o paramagnetismo. mas de sua estrutura cristalina e organização microscópica. mas as forças são tão fracas que elas só podem ser detectadas por instrumentos sensíveis em um laboratório. dos átomos do material. na maioria das vezes. Materiais Ferromagnéticos Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo apresentam características bem diferentes das características dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. que a presença de um material ferromagnético altera fortemente o valor da intensidade do campo magnético. Ferro-magnetismo é o tipo mais forte e é responsável por fenômenos comuns do magnetismo encontradas na vida cotidiana. Uma classe relativamente nova de materiais ferromagnéticos excepcionalmente fortes são os ímãs de terras raras. permeabilidade alta e alta resistividade elétrica. todos os dipolos magnéticos estão alinhados. ou Ni) e um componente de metaloide (B. Ferrimagnetismo: . ou Al) que reduz o ponto de fusão. Nos imanes ferromagnéticos. C. perda de baixa histerese. Um material desse tipo é normalmente uma transição liga metal. Estes têm a vantagem de que suas propriedades são quase isotrópicas (não alinhadas ao longo de um eixo do cristal). Os imanes ferromagnéticos mantêm sempre as suas propriedades magnéticas. Co. Ímã tipo ferradura Um exemplo de um ímã ferromagnético é uma ferradura. recuperam de novo as suas características ferromagnéticas. que são conhecidos por sua capacidade de transportar grandes momentos magnéticos no bem localizado orbital f. exceto quando são aquecidos acima de uma determinada temperatura. de material ferromagnético. Eles contêm elementos lantanídeos. P. Quando são novamente arrefecidos. chamado ponto de Curie. Si.metaloide. é um dos mais fortes. Este tipo de ímã.Também se pode fazer ligas metálicas amorfas (não cristalinas) ferromagnéticas por resfriamento muito rápido de uma liga líquida. feita a partir de cerca de 80% de metal de transição (normalmente Fe. quando um campo magnético exterior é aplicado. que todos nós conhecemos. o que resulta em baixa coercividade. um minério que contém íons de ferro e de oxigênio na sua constituição. Os materiais do tipo ferrimagnético têm na sua constituição íons com momentos de dipolo magnético de sentido oposto. Ao ser aplicado um campo magnético a um material desta espécie não o vai magnetizar. anulando-se. abaixo da temperatura de Néel. pois os dipolos magnéticos estão sempre opostos. mas de diferentes valores. o que faz com que não se anulem. os dipolos magnéticos dispõem-se antiparalelamente. quando estão a baixas temperaturas.Magnetite é um material ferromagnético Os materiais ferrimagnéticos estão permanentemente com as suas propriedades magnéticas. Se aumentarmos a temperatura (acima da temperatura de Néel). Resta ainda salientar que a temperatura de Néel é diferente para cada material. Isto faz com que exista sempre um magnetismo espontâneo. qualquer que seja o campo magnético que lhes é aplicado. o material fica paramagnético. como veremos de seguida o que significa. Um exemplo de um ímã desta natureza é a magnetita. como é o exemplo do crómio. Antiferromagnetismo: O cromo um material antiferromagnético Nos materiais antiferromagnéticos. mais especificamente. . LTC Charles Kittel. 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