materiais e medidas magnéticas

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Materiais e Medidas Magnéticas. Classificação dos Materiais Magnéticos. Magnetismo dos Sólidos Átomos + rede cristalina Elétrons em movimento Classicamente, cargas em movimento  campos magnéticos Elétrons Momento angular orbital ( L ) Momento de Spin ( S ) - PowerPoint PPT Presentation

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  • Materiais eMedidas Magnticas

  • Classificao dos Materiais MagnticosMagnetismo dos Slidostomos + rede cristalinaEltrons em movimentoClassicamente, cargas em movimento campos magnticos

    EltronsMomento angular orbital (L)Momento de Spin (S)Momento angular total: J= L+SComo se somam J para os diversos eltrons de um tomo?Regras de HundValor total S mximo permitido pelo Princpio de PauliValor total L mximo, consistente com a regra no 1Valor de J = L - S p/camada eletrnica menos meia cheia; ou J = L + S se mais meia cheiaJ = S se meia cheia (L=0)tomos c/camadas completas (J=0) no devem contribuir para o campo magntico do slido.Elementos de interesse metais de transio, em particular srie 3d.

  • Classificao dos Materiais MagnticosExemplo do Fe26 Configurao: Ar + 4s2 3d6Orbital 4s completoOrbital 3d at 10 eltrons (estados)S : [] [ ] [ ] [ ] [ ] =2L :[+2] [+1] [ 0 ] [-1 ] [-2 ] = 2De acordo com a regra no3 : J= 4O momento magntico resultante:

    B= e/2m (Magneton de Bohr)g - fator de Land ( 2)Fe 8,9 B

    O estado de valncia do tomo tem grande importncia na determinao do seu momento magntico.

  • Classificao dos Materiais MagnticosConsidere um slido de volume V.Define-se a magnetizao (M) de um slido, macroscopicamente como:

    i momento magntico individual de cada tomo

    Materiais DiamagnticosCada tomo do material possui individualmente momento magntico nulo. i = 0M = 0Quando submetido a um campo magntico externo (H), praticamente nada acontece.O Zn30 um exemplo de material diamagntico.

  • Classificao dos Materiais MagnticosMateriais ParamagnticosCada tomo do material possui momento no nulo. i 0M = 0devido orientao aleatria dos momentos individuais.Interao magntica entre os momentos no forte o suficiente para orden-los. A energia trmica (temperatura) mantm os momentos magnticos mudando constantemente de direo.Campo externo (H) tende a alinhar os momentos sua direo, devido interao entre ambos. i 0 Resposta ao campo externo

    Susceptibilidade Paramgntica = M/H (por unidade de volume) = / (por unidade de massa) funo da temperatura (T)O Mn25 um paramagntico conhecido.

  • Classificao dos Materiais MagnticosLei de Curie (T)= Const/T

    O valor de Const depende fundamentalmente de i.

  • Classificao dos Materiais MagnticosMateriais FerromagnticosCada tomo do material possui momento no nulo. i 0Interao magntica entre os momentos forte o suficiente (frente energia trmica) para alinh-los parcialmente: i 0 .M 0mesmo sem a aplicao de um campo (H) externo.O aumento da energia trmica (temperatura) pode forar um ferromagneto para o estado paramagntico. Magnetizao espontnea: M(T) (em H=0)Temperatura de Curie: M(Tc) = 0

    TTc o material se torna paramagntico.Fe, Co e Ni so ferromagnetos tpicos.

  • Classificao dos Materiais MagnticosLei de Curie-Weiss(T) = Const/(T Tc) (T >Tc)

  • Classificao dos Materiais MagnticosMagntico X MagnetizadoFraes (escala nanomtrica) de um material ferromagntico mostram regies de at espontaneamente alinhados para certa temperatura T.Domnios magnticos - cada um com sua prpria orientao de Mi. Ferromagneto desmagnetizadoi = 0Domnios magnticos - com orientao preferencial de Mi.Ferromagneto magnetizadoi 0

    Aps a aplicao de um campo externoo ferromagneto se torna magnetizado.

  • O ciclo de histerese Partindo de um material desmagnetizado (M=0; H=0)Para um campo suficientemente forte todos os domnios tero Mi alinhados. Magnetizao de saturao (Ms)Reduzindo o campo at zero restaro ainda alguns domnios alinhados que produzem uma magnetizao residual (MR) ou remanente. necessrio aplicar um campo na direo oposta (negativo) para anular a magnetizao. O campo coercivo (Bc=0Hc).Aumentando e reduzindo o campo aplicado entre valores mximos (positivos e negativos) reproduz-se o ciclo de histerese do material ferromagntico.

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