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Materiais Elétricos - Teoria Aula 04 Aula 04 Materiais Magn Materiais Magn é é ticos ticos

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Materiais Elétricos - Teoria

Aula 04Aula 04Materiais MagnMateriais Magnééticosticos

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BibliografiaBibliografiaMateriais magnMateriais magnééticosticos

Jean
Typewriter
VLACK, LAWRENCE VAN. Princípio da Ciência e Tecnologia dos Materiais. 4ª Edição. Editora Campus. Rio de Janeiro, RJ. 2000.
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Nesta aulaNesta aula

Cronograma:Cronograma:1. Propriedades gerais dos materiais;2. Materiais magnéticos;3. Materiais condutores;4. Materiais semicondutores;5. Materiais isolantes.

Materiais magnMateriais magnééticosticos

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Materiais magnMateriais magnééticosticos

AplicaAplicaçções na engenharia elões na engenharia eléétrica:trica:- Transformadores;- Indutores;- Motores elétricos;- Transdutores;- Gravação de dados;- Circuitos de proteção;- Alto-falantes;- Acionamento (relés, contatores, etc.);- ...- Novas aplicações.

Materiais magnMateriais magnééticosticos

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Principais conceitosPrincipais conceitosMateriais magnMateriais magnééticosticos

Campo magnCampo magnéético:tico:- Região do espaço onde se manifestam fenômenos magnéticos;- Também chamado de intensidade de campo ou força magnética;- Simbolizado pela letra H.

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Materiais magnMateriais magnééticosticos

Principais conceitosPrincipais conceitos

InduInduçção magnão magnéética:tica:- Linhas de fluxo magnético por unidade de área;- Também chamado de densidade de fluxo ou fluxo magnético;- Simbolizado pela letra B.

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Materiais magnMateriais magnééticosticos

Principais conceitosPrincipais conceitos

Permeabilidade magnPermeabilidade magnéética:tica:- Grau de magnetização de um material em resposta ao

campo magnético;- Facilidade de “conduzir” o fluxo magnético;- Simbolizado pela letra μ.

BH

μ = Permeabilidade absoluta

ro

μμμ

= Permeabilidade relativa

7 24 10 /o N Aμ π −= ⋅Permeabilidade do vácuo

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Materiais magnMateriais magnééticosticos

Principais conceitosPrincipais conceitos

Susceptibilidade magnSusceptibilidade magnéética:tica:- É a resposta do material a um campo aplicado H;- Simbolizado pela letra x.

( )1oμ μ χ= ⋅ +

1 4μ π χ= + ⋅

SI

CGS

( )oB H Mμ= ⋅ +

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Materiais magnMateriais magnééticosticos

Principais conceitosPrincipais conceitos

Φ

B

H

M

μ

χ

weber (Wb) maxwell 1 Wb = 108 maxwells

tesla (T) = Wb/m2 gauss (G) 1 T = 104 G

A/m oersted (Oe) 1 A/m = 4π x 10-3 Oe

A/m emu/cm3 1 A/m = 10-3 emu/cm3

N/A2 adimensional

adimensional adimensional

Grandeza SI CGS Relação

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DomDomíínios magnnios magnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

Dipolos magnDipolos magnééticos:ticos:- Determinam o comportamento dos materiais num campo

magnético;- Tem origem no momentum angular dos elétrons nos

íons ou átomos que formam a matéria.

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DomDomíínios magnnios magnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

Magnetismo atômico:Magnetismo atômico:- 2 elétrons ocupam o mesmo nível energético;- Estes elétrons tem spins opostos;- Subníveis internos não completos dão origem a um

momento magnético não nulo.

Momento - 0 Momento ≠ 0

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DomDomíínios magnnios magnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

DomDomíínios magnnios magnééticos:ticos:- Espaços de alinhamento unidirecional dos momentos

magnéticos;- Geralmente tem dimensões menores que 0,05 mm;- Tem contornos identificáveis, similar aos grãos.

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DomDomíínios magnnios magnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

Alinhamento dos domAlinhamento dos domíínios:nios:- Aplicando um campo magnético externo.

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Curva de magnetizaCurva de magnetizaççãoãoMateriais magnMateriais magnééticosticos

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Curva de magnetizaCurva de magnetizaççãoãoMateriais magnMateriais magnééticosticos

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HistereseHistereseMateriais magnMateriais magnééticosticos

Magnetização remanente

Campo coercitivo

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Perdas magnPerdas magnééticasticasMateriais magnMateriais magnééticosticos

Correntes parasitas:Correntes parasitas:- Induzidas no núcleo, devido ao mesmo ser, normalmente,

de material ferromagnético.

Perdas por histerese:Perdas por histerese:- Trabalho realizado

pelo campo (H) para obter o fluxo (B);

- Expressa a dificuldade que o campo (H) terá para orientaros domínios de um material ferromagnético.

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ClassificaClassificaçção dos materiaisão dos materiaisMateriais magnMateriais magnééticosticos

ClassificaClassificaçção quanto ao alinhamento magnão quanto ao alinhamento magnéético:tico:- Materiais magnéticos moles – não retido;- Materiais magnéticos duros – permanentemente retido.

ClassificaClassificaçção quanto a susceptibilidade e permeabilidade:ão quanto a susceptibilidade e permeabilidade:- Diamagnéticos;- Paramagnéticos;- Ferromagnéticos;- Ferrimagnéticos;- Antiferromagnéticos.

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Materiais magnMateriais magnééticos molesticos molesMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríística geral:stica geral:- Apresentam magnetismo remanente baixo.

Recozimento

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Materiais magnMateriais magnééticos durosticos durosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríística geral:stica geral:- Apresentam elevado magnetismo remanente.

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Materiais diamagnMateriais diamagnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríísticas:sticas:- Apresentam susceptibilidade negativa ≈ 10-5;- Permeabilidade abaixo de 1, μ < 1;- Exemplos: gases inertes, metais (cobre, bismuto, ouro, etc.).

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Materiais paramagnMateriais paramagnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríísticas:sticas:- Apresentam susceptibilidade positiva ≈ 10-5-10-3;- Permeabilidade acima de 1, μ > 1;- Exemplos: alumínio, platina, sais de: ferro, cobalto, níquel, etc.

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Materiais ferromagnMateriais ferromagnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríísticas:sticas:- Apresentam alta susceptibilidade;- Permeabilidade muito maior que 1, μ >> 1;- Exemplos: ferro, níquel, cobalto, cromo, etc.

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Materiais ferrimagnMateriais ferrimagnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríísticas:sticas:- Apresentam características semelhantes aos ferromagnéticos;- Os momentos antiparalelos não são exatamente iguais;- Magnetização resultante não é nula;- Exemplo: ferrites, possuem rapidez na resposta da magnetização

e alta resistividade.

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Materiais antiferromagnMateriais antiferromagnééticosticosMateriais magnMateriais magnééticosticos

CaracterCaracteríísticas:sticas:- Apresentam características semelhantes aos ferromagnéticos;- Os momentos antiparalelos são iguais;- Magnetização resultante é nula;- Exemplo: cabeçotes de leitura de gravação magnética.

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Fluxo magnFluxo magnéético versus temperaturatico versus temperaturaMateriais magnMateriais magnééticosticos

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Permeabilidade versus temperaturaPermeabilidade versus temperaturaMateriais magnMateriais magnééticosticos

Temperatura de Curie

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Fluxo magnFluxo magnéético versus diretico versus direçção cristalogrão cristalográáficaficaMateriais magnMateriais magnééticosticos

Anisotropia cristalina:Anisotropia cristalina:- Reação diferente conforme a direção do campo;- Direção preferencial de magnetização.

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MagnetostriMagnetostriççãoãoMateriais magnMateriais magnééticosticos

MagnetostriMagnetostriçção:ão:- Variação das dimensões do material conforme a

aplicação de um campo magnético;- Aplicação em sensores, por exemplo.

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Cronograma:Cronograma:1. Propriedades gerais dos materiais;2. Materiais magnéticos;3. Materiais condutores;4. Materiais semicondutores;5. Materiais isolantes.

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