Fisica3 (Eletromagnetismo)

EQUAÇÕES DE MAXWELL; MAGNETISMO O
cima e para a esquerda. Como os ângulos com a vertical são iguais, as componentes
horizontais se cancelam e as componentes verticais se somam. O mesmo se aplica
a todos os outros pares de pontos simétricos da espira. Assim, a força total a que a
espira da Fig. 32-12b está submetida aponta para cima. O mesmo raciocínio leva a
uma força dirigida para baixo no caso da espira da Fig. 32-12d. Vamos usar os dois
resultados daqui a pouco, quando estudarmos o comportamento de materiais magnéticos
na presença de um campo magnético não uniforme.
32-8 Propriedades Magnéticas dos Materiais
Cada elétron de um átomo possui um momento dipolar magnético orbital e um
momento dipolar magnético de spin, que se combinam vetorialmente. A resultante
dessas duas grandezas vetoriais se combina vetorialmente com as resultantes dos
outros elétrons do átomo e a resultante de cada átomo se combina vetorialmente com
as resultantes dos outros átomos em uma amostra de um material. As propriedades
magnéticas dos materiais são o resultado da combinação de todos esses momentos
dipolares. Essas propriedades podem ser classificadas em três tipos básicos: diamagnetismo,
paramagnetismo e ferromagnetismo.
1. O diamagnetismo existe em todos os materiais, mas é tão fraco que, em geral,
não pode ser observado se o material possuir uma das outras duas propriedades.
No diamagnetismo, momentos dipolares magnéticos são produzidos nos átomos
,do material apenas quando este é submetido a um campo magnético externo
Ê 0
, ,; a combinação desses momentos dipolares induzidos resulta em um campo
magnético de baixa intensidade no sentido contrário ao do campo externo, que
desaparece quando Êext é removido. O termo material diamagnético é aplicado a
materiais que apresentam apenas propriedades diamagnéticas.
2. O paramagnetismo é observado em materiais que contêm elementos da família
dos metais de transição, da família das terras raras ou da família dos actinídeos
(veja o Apêndice G). Os átomos desses elementos possuem momentos dipolares
magnéticos totais diferentes de zero, mas como esses momentos estão orientados
aleatoriamente, o campo magnético resultante é zero. Entretanto, um campo magnético
externo Bext pode alinhar parcialmente os momentos dipolares magnéticos
atômicos, fazendo com que o material apresente um campo magnético resultante
no mesmo sentido que o campo externo, que desaparece quando Êex, é removido.
O tenno material paramagnético é aplicado a materiais que apresentam apenas
propriedades diamagnéticas e paramagnéticas.
3. O ferromagnetismo é observado apenas no ferro, níquel, cobalto, gadolínio e disprósio
(e em compostos e ligas desses elementos). Nesses materiais, os momentos
dipolares magnéticos de átomos vizinhos se alinham, produzindo regiões com intensos
momentos magnéticos. Um campo magnético externo Êex, pode alinhar os momentos
magnéticos das regiões, fazendo com que uma amostra do material produza
um forte campo magnético no mesmo sentido que o campo externo, que permanece
quando Êext é removido. Os termos material ferromagnético e material magnético
são aplicados a materiais que apresentam propriedades ferromagnéticas.
Nas próximas três seções vamos discutir os três tipos de propriedades magnéticas.
32-9 Diamagnetismo
Não estamos em condições de discutir o diamagnetismo do ponto de vista da física
quântica, mas podemos apresentar uma explicação clássica usando o modelo da
espira das Figs. 32-11 e 32-1 2. Para começar, supomos que, em um átomo de um
material diamagnético, os elétrons podem girar apenas no sentido horário, como na
Fig. 32-12d, ou no sentido anti-horário, como na Fig. 32-12b. Para explicar a falta
de magnetismo na ausência de um campo magnético externo Êex,, supomos que o
átomo não possui um momento dipolar magnético total diferente de zero. Isso signi-