Fisica3 (Eletromagnetismo)

342 CAPÍTULO 32
Figura 32-17 Micrografia da estrutura
de domínios de um monocristal de
níquel; as linhas brancas mostram
as paredes dos dorrúnios. As setas
brancas traçadas na fotografia mostram
-a orientação dos dipolos magnéticos
dentro de cada dorrúnio e, portanto, a
orientação do dipolo magnético total de
cada dorrúnio. O cristal como um todo
não apresenta magnetização espontânea
se o campo magnético total (soma
vetorial dos dipolos magnéticos para
todos os domínios) for nulo. (Cortesia
de Ralph W. DeBlois)
d
B,w
figura 32-18 Curva de magnetização
ah) de um material ferromagnético e o
laço de histerese associado (bcdeb).
b
Para compreender a razão, considere uma amostra de um material ferromagnético
como o ferro. O material, no estado normal, é constituído por vários domínios ma 0 -
néticos, regiões em que o alinhamento dos dipolos atômicos é praticamente perfeito.
Acontece que os domínios não estão todos alinhados. Na verdade, a orientação do
domínios pode ser tal que quase todos os momentos magnéticos se cancelam.
A Fig. 32-17 é uma rnicrografia da distribuição dos domínios em um cristal de
níquel, obtida espalhando uma suspensão coloidal de partículas de óxido de ferro na
superfície do material. As paredes dos domínios, ou seja, as regiões em que o alinhamento
dos dipolos atômicos muda de direção, são locais em que os campos magnéticos
sofrem variações bruscas. As partículas coloidais em suspensão são atraídas para
essas regiões e aparecem como linhas brancas na fotografia (nem todas as paredes
dos domínios são visíveis na Fig. 32-17). Embora os dipolos atômicos em cada domínio
estejam totalmente alinhados na direção indicada pelas setas, a amostra como
um todo pode ter um momento magnético resultante relativamente pequeno.
Quando magnetizamos uma amostra de um material ferromagnético, submetendo-a
a um campo magnético externo que é aumentado gradualmente, acontecem
dois efeitos que, juntos, produzem uma curva de magnetização como a da Fig. 32-16.
O primeiro é o aumento do tamanho dos domínios que estão orientados no mesmo
sentido que o campo externo aplicado, enquanto os domínios com outras orientações
diminuem. O segundo efeito é uma mudança da orientação dos dipolos dentro de um
domínio, no sentido de se aproximarem da direção do campo.
O acoplamento de câmbio e o movimento dos domínios levam ao seguinte resultado:
Um material ferromagnético submetido a um campo magnético externo Be,, adquire
um grande momento dipolar magnético na direção de Be,t· Se o campo é não uniforme,
o material ferromagnético é atraído da região onde o campo magnético é menos intenso
para a região onde o campo magnético é mais intenso.
Histerese
As curvas de magnetização dos materiais ferromagnéticos não se repetem quando
aumentamos e depois diminuímos o campo magnético externo B 0 • A Fig. 32-18
mostra um gráfico de BM em função de B 0 durante as seguintes operações com um
anel de Rowland: (1) Partindo de uma amostra desmagnetizada de ferro (ponto a).
aumentamos a corrente no enrolamento do toroide até que B 0 (= µ, 0 iN/21rr = µ, 0 in)
tenha o valor correspondente ao ponto b; (2) reduzimos a zero a corrente no toroide
(e, portanto, o campo B 0 ) , chegando assim ao ponto e; (3) aumentamos a corrente
no toroide no sentido oposto até que B 0 tenha o valor correspondente ao ponto d; ( 4)
reduzimos novamente a corrente a zero (ponto e); (5) invertemos mais uma vez o
sentido da corrente e aumentamos seu valor até atingirmos o ponto b.
A falta de repetitividade mostrada na Fig. 32-18 recebe o nome de histerese e a
curva bcdeb é chamada de laço de histerese. Observe que nos pontos e e e a amostra
de ferro está magnetizada, embora não haja corrente no enrolamento do toroide; este
é um exemplo do fenômeno do magnetismo permanente.
A hi sterese pode ser compreendida a partir do conceito de domínios magnéticos.
Evidentemente, o movimento das paredes dos domínios e a reorientação da direção
dos domínios não são fenômenos totalmente reversíveis. Quando o campo magnético
B 0 é aumentado e depois reduzido novamente ao valor inicial, os domínios não
voltam à configuração original, mas guardam uma certa "memória" do alinhamento
que possuíam após o aumento inicial. A memória dos materiais magnéticos é essencial
para o armazenamento de informações em meios magnéticos.
A memória do alinhamento dos domínios também ocorre naturalmente. Correntes
elétricas produzidas por relâmpagos dão origem a campos magnéticos intenso
que podem magnetizar rochas ferromagnéticas situadas nas proximidades. Graças