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  • Propriedades Magnticas IPropriedades Magnticas I

  • Magnetismo Fenmeno pelo qual certos materiais

    exercem uma fora ou influncia atrativa e

    repulsiva sobre outros materiais

    Geradores de potncia eltrica

    Transformadores

    Aplicaes mais importantes

    Transformadores

    Motores eltricos

    Radio

    Televiso

    Telefones

    Computadores

    Componentes de som e vdeo (sistema de reproduo)

  • Momento Magntico Momento de Dipolo

    originado devido movimentao de partculas carregadas.

    Linhas de fora de

    MomentoMagntico

    Linhas de fora de campo magntico

    0= B.rr

  • Origem dos momentos magnticos no tomo

    MOMENTO ORBITAL MOMENTO DE SPINMomento magntico

    eltron

    Momento magntico

    eltron

    Direo de rotao Ncleo atmico

    Propriedades Magnticas Macroscpicas = Momentos Magnticos dos Eltrons Individuais

    Magneton de Bohr = Quantum de momento magntico para o eltronB = 9,2710-24 A.m2

    Momento de spin: B Momento orbital: ml. B(ml o no. quntico magntico; -l < ml < l)

  • n=7

    n=6

    n=5

    ERecordando...

    -l < m < l

    l=0 l=1 l=2 l=3

    n=4

    n=3

    n=2

    n=1

    s p d f

    -l < ml < l

  • CAMPO MAGNTICO DE UM SOLENIDE(BOBINA CILNDRICA)

    H H H H campo magntico campo magntico campo magntico campo magntico gerado pela bobinagerado pela bobinagerado pela bobinagerado pela bobina

    l

    NIH =

    gerado pela bobinagerado pela bobinagerado pela bobinagerado pela bobina

    N N N N nmero de nmero de nmero de nmero de espiras (voltas)espiras (voltas)espiras (voltas)espiras (voltas)

    comprimento do comprimento do comprimento do comprimento do fiofiofiofio

    I I I I corrente eltricacorrente eltricacorrente eltricacorrente eltrica

    l

  • MODELO DE DIPOLO

    m

    Na presena de campo magntico (H), os dipolos so Na presena de campo magntico (H), os dipolos so Na presena de campo magntico (H), os dipolos so Na presena de campo magntico (H), os dipolos so

    influenciados, ou sofrem interao com H, influenciados, ou sofrem interao com H, influenciados, ou sofrem interao com H, influenciados, ou sofrem interao com H,

    da da da da mesma forma que o dipolo eltrico afetado pelo mesma forma que o dipolo eltrico afetado pelo mesma forma que o dipolo eltrico afetado pelo mesma forma que o dipolo eltrico afetado pelo

    campo eltrico campo eltrico campo eltrico campo eltrico

    Sob ao do campo magntico, os dipolos tendem a se Sob ao do campo magntico, os dipolos tendem a se Sob ao do campo magntico, os dipolos tendem a se Sob ao do campo magntico, os dipolos tendem a se

    orientar na direo do campoorientar na direo do campoorientar na direo do campoorientar na direo do campo

  • Vetores de Campo Magntico

    B: induo magntica ou densidade de fluxo magntico (Tesla)

    H: campo aplicado (externo) (A/m)

    M: magnetizao (A/m)

    a permeabilidade magntica do material

    0 a permeabilidade magntica do vcuo = 410-7 H/m ou Wb/(Am)

    a permeabilidade magntica do material

    m a susceptibilidade magntica do material

  • Momento magntico resultante no tomo

    ALGUNS MOMENTOS ORBITAIS E DE SPIN SE CANCELAM O MOMENTO LQUIDO DO TOMO A SOMA DOS MOMENTOS ORBITAL E

    SPIN QUE NO SE CANCELAM TOMOS COM CAMADAS E SUBCAMADAS CHEIAS NO TM CAPACIDADE

    DE SER PERMANENTEMENTE MAGNETIZADAS.

    Elemento

    Estrutura Eletrnica deelementos 3d

    Momento Resultante

    (B)

    No. atmico

    = orientao

    do spin eletrnico

  • Tipos de Magnetismo

    FRACO

    Diamagnetismo

    Paramagnetismo

    FORTE

    Ferromagnetismo

    Paramagnetismo

    Antiferromagnetismo

    Ferrimagnetismo

    Esta classificao de intensidade relativa magnitude da magnetizao M.

  • Diamagnetismo

    Momento magntico no-permanente (tomos com ltima

    camada completa)

    Induzido pela presena de campo magntico, que causa a mudana do movimento orbital do eltron.

    O momento magntico induzido (orbital) muito pequeno e na direo oposta do campo aplicado.

    M = m H m negativo e m muito pequeno

    r = m + 1; j que m < 0 r < 1 e B < 0H.

  • Todo material apresenta comportamento diamagntico!!

  • Paramagnetismo

    Momento magntico permanente (spin + orbital) mesmo na

    ausncia de campo magntico.

    Momentos magnticos permanentes alinhados aleatoriamente

    sem a presena de campo (no h interao entre eles)

    Na presena de campo, os momentos magnticos so livres

    para rotacionar e se alinham na direo do campo aplicado.

    Retirando-se o campo magntico os momentos magnticos Retirando-se o campo magntico os momentos magnticos

    voltam situao aleatria.

    M = m H m positivo e m muito pequeno

    r = m + 1 r > 1 e B > 0H.

  • Comportamento paramagntico se

    sobrepe ao sobrepe ao diamagntico!!!

  • Antiferromagnetismo Este fenmeno ocorre devido o alinhamento antiparalelo dos momentos

    magnticos permanentes (spins) de tomos vizinhos (sem campo aplicado). ---- Interao de troca.

    MnO xido de mangans (cermica de carcter inico) Mn+2 e O-2

    O-2 no tem momento magntico lquido.O 1s22s22p4 O-2 1s22s22p6

    Mn+2 tem momento magntico lquido.Mn 1s22s22p63s23p63d54s2Mn 1s22s22p63s23p63d54s2

    Mn+2 1s22s22p63s23p63d34s2

    Outros Cr (TN = 475 K)Mn (TN = 100K)

    MnSFeO

    TN temperatura de Nel

  • Superexchange - Supertroca

    Metal de transio

    Metal de transio

    Oxignio

  • Ferromagnetismo

    Momento magntico permanente (spin + orbital) j alinhados, mesmo se H = 0 interao (de troca) entre dipolos.

    So os metais de transio: Fe, Co e Ni e algumas terras raras como Gd e Sm.

    S ocorre em elementos que possuem nveis de energia incompletos.

    (Fe: 3d e Gd: 4f).

    m 106, significando que H

  • Explicaes propostas por Stern (1976)

    Forte acoplamento de troca

    Troca Indireta: pequena frao de eltrons d so itinerantes devido mistura com a banda s(eltrons de conduo 4s0,95, portanto o restante 1,05 seriam eltrons d (eltrons de conduo 4s , portanto o restante 1,05 seriam eltrons d itinerantes)

    Estes eltrons so mais polarizados >>> maior alcance de interao

    Clculos mostram que 5 8% dos 7 eltrons d (0,35 0,6 eltrons) em Fe metlico so suficientemente itinerantes para mediar a troca entre tomos

  • Magnetizao de saturao

    MMMMssss o valor mximo possvel da magnetizao o valor mximo possvel da magnetizao o valor mximo possvel da magnetizao o valor mximo possvel da magnetizao

    (todos os momentos esto alinhados na mesma (todos os momentos esto alinhados na mesma (todos os momentos esto alinhados na mesma (todos os momentos esto alinhados na mesma

    direo)direo)direo)direo)

    Ms = densidade de tomos x no. lquido de momentos x BMs = densidade de tomos x n . lquido de momentos x B

    Fe 2,22 B/atCo 1,72 B/atNi 0,60 B/at

  • Caracterstica: alinhamento antiparalelo de momentos magnticos

    (spins) de tomos vizinhos momento magntico de cada um

    dos componentes do par antiparalelo diferente no se

    cancelam h um momento lquido resultante.

    Em geral, todos MFe2O4, (M = Metal)

    coordenao octadrica

    coordenaotetradrica

    Momento magntico lquido

    Ferrimagnetismo

    Fe+2 (4B) e Fe+3 (5B)

    (M = Metal) so ferrimagnticos

    Fe+3

    octadrica tetradrica lquido

    Cancelamento completo

    Fe+2

    Fe+3Fe3O4

  • Estrutura Spinel32 Stios octadricos 16 ocupados

    64 Stios tetradricos 8 ocupados

    Oxignio

    tomos B - Stios octadricostomos A Stios tetradricos

    Spinel: AB2O4 = BO-(AB)O3 ons dos stios tetradricos e octadricos tm spin contrrios

  • xidos de ferro Fe3O4 (ferrita)

    32 Stios octadricos 16 ocupados (B)

    64 Stios tetradricos 8 ocupados (A)

    Magnetita (spinel) (denominao metalurgia)

    Ferrimagntico

    (Fe+2 O-2)(Fe+3 Fe+3) ( O-2)3= BO-(AB)O3

    Spinel: AB2O4 = BO-(AB)O38 Fe+3 em A8 Fe+3 em B8 Fe+2 em B

    ngulo da ligaoA-O-B: 125B-O-B: 90A-O-A: no h ligao