Magnetização

Um ímã permanente possui uma magnetização que é orientada do pólo sul ao pólo norte. Data chave

Unidades SI	ampere por metro
Dimensão	${\ displaystyle {\ mathsf {L}} ^ {- 1} {\ mathsf {I}}}$
Base SI	A m -1
Natureza	Tamanho Vector intensivo
Símbolo usual	M
Link para outros tamanhos	Momento / volume magnético

Na linguagem cotidiana , a magnetização de um objeto é o fato de ele ser magnetizado - de se comportar como um ímã - ou então o processo pelo qual se torna magnetizado . Em física , a magnetização é mais, e sobretudo, uma grandeza vetorial que caracteriza em escala macroscópica a orientação e a intensidade de sua magnetização no primeiro dos dois sentidos anteriores. Origina-se das correntes microscópicas resultantes do movimento dos elétrons no átomo ( momento magnético orbital dos elétrons), bem como do momento magnético de spin dos elétrons ou núcleos atômicos . É medido em amperes por metro ou, às vezes, em teslas por µ 0 .

Definições

A magnetização, geralmente denotada pelo símbolo $M$ (em maiúsculas), é definida como a densidade de volume do momento magnético . Em outras palavras,

{\ displaystyle \ mathbf {M} = {\ frac {\ mathrm {d} \ mathbf {m}} {\ mathrm {d} V}},}

onde $d m$ é o momento magnético contido no volume elementar $de V$ .

A magnetização também pode ser deduzida de uma descrição microscópica: se modelarmos o material como um conjunto de dipolos magnéticos discretos, cada um tendo um momento magnético $m$ , a magnetização é dada por

{\ mathbf {M}} = n \ langle {\ mathbf {m}} \ rangle,

onde $n$ indica o número de densidade de dipolos e $⟨ m ⟩$ o valor médio do seu momento magnético.

Interações com um campo magnético

A matéria é caracterizada do ponto de vista magnético pelo campo magnético que produz e pela forma como responde a um campo magnético externo.

Efeito da magnetização no campo magnético

A matéria magnética é, junto com a corrente elétrica, uma das duas maneiras de produzir um campo magnético estático. A indução $B$ e o campo $H$ produzido pela magnetização $M$ são a solução das equações

\ nabla \ cdot {\ mathbf {B}} = 0

\ nabla \ times {\ mathbf {B}} = \ mu _ {0} \ nabla \ times {\ mathbf {M}}.

\ nabla \ cdot {\ mathbf {H}} = - \ nabla \ cdot {\ mathbf {M}}

\ nabla \ times {\ mathbf {H}} = 0

Um ímã permanente produz linhas de campo magnético do lado de fora dele, que vão do pólo norte ao pólo sul.

Efeito do campo magnético na magnetização

Um campo magnético externo é capaz de exercer um torque na magnetização. Se for forte o suficiente, esse torque pode alterar a orientação da magnetização ou até mesmo levar a uma reversão da magnetização . Ele também pode produzir uma rotação mecânica do objeto magnetizado se ele estiver livre para girar. Este efeito é usado em bússolas .

O campo magnético também cria uma força em objetos magnetizados. Assim, os objetos que são magnetizados sob o efeito de um campo são atraídos pelos ímãs, e os ímãs se atraem ou se repelem dependendo da orientação de seus pólos.

Tipo de materiais magnéticos

Os materiais são geralmente caracterizados do ponto de vista magnético, pois sua magnetização depende do campo magnético aplicado a eles. Assim, distinguimos:

Os materiais paramagnéticos que, quando um campo magnético externo é aplicado, veem o momento magnético de seus elétrons se orientam paralelamente ao campo. Se o campo magnético externo for removido, os momentos magnéticos retomam uma orientação desordenada. É este fenômeno o responsável pela atração de objetos de ferro ou aço (entre outros) por ímãs.
Os materiais ferromagnéticos que, quando um campo magnético externo é aplicado, veem o momento magnético de seus elétrons, alinham-se paralelamente ao campo magnético. Porém, ao contrário dos materiais paramagnéticos, quando retiramos o campo magnético externo, os momentos magnéticos tendem a manter sua orientação e, portanto, manter uma magnetização (chamada magnetização remanente) devido às interações entre esses momentos magnéticos. Eles são usados em ímãs permanentes e em gravação magnética ( fitas e discos rígidos );

Os materiais diamagnéticos veem os momentos magnéticos de seus elétrons se moverem na direção oposta, o que causa uma baixa magnetização oposta a este campo magnético externo (a fonte do campo magnético externo e o material diamagnético são, portanto, repelidos). Os momentos magnéticos retornam à sua orientação original após a remoção do campo magnético externo.
o material ferrimagnético e antiferromagnético semelhante macroscopicamente ao ferromagnético e paramagnético (respectivamente), embora tenha uma estrutura magnética microscópica diferente.
os ímãs monomoleculares que exibem um comportamento superparamagnético abaixo de uma certa temperatura de bloqueio .

A magnetização remanescente (isto é, aquela que permanece na ausência de um campo aplicado) é, juntamente com o campo coercitivo , um dos principais parâmetros que caracterizam os ímãs permanentes.

Desmagnetização

No caso de materiais não ferromagnéticos, a desmagnetização ocorre naturalmente quando o campo magnético externo é cancelado. Nestes casos, a curva de desmagnetização segue o mesmo caminho que a curva de magnetização e o valor de magnetização torna-se zero ao mesmo tempo que o campo magnético. No caso de materiais ferromagnéticos, no entanto, a curva de desmagnetização não segue o mesmo caminho que a curva de magnetização (segue um ciclo de histerese ). Assim, quando o valor do campo magnético torna-se zero, permanece uma magnetização remanente diferente de zero. Existem vários métodos para desmagnetizar esses materiais. O primeiro consiste em aquecê-lo: existe de fato um valor limite da temperatura, a temperatura de Curie , para o qual as flutuações térmicas são suficientes para cancelar a magnetização remanescente. Outro método consiste em realizar vários ciclos de magnetização / desmagnetização com intensidades cada vez mais fracas, até que a magnetização seja cancelada.

Notas e referências

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