Magnetismo na Matéria

Os materiais respondem aos campos magnéticos tornando-se magnetizados, com comportamento diamagnético, paramagnético e ferromagnético.

Definition

O estudo de como os materiais adquirem um momento magnético por unidade de volume (magnetização) em resposta a campos aplicados, caracterizado macroscopicamente pela suscetibilidade e permeabilidade e classificado pelo sinal e magnitude da resposta como diamagnético, paramagnético ou ferromagnético.

Scope

Este tópico abrange a magnetização da matéria, correntes ligadas, o campo auxiliar H, suscetibilidade e permeabilidade magnéticas, e as três principais classes de resposta magnética — diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo — incluindo histerese e domínios magnéticos. Ele trata de meios lineares e da origem microscópica qualitativa da ordem magnética, enquanto a teoria quântica detalhada pertence à física da matéria condensada.

Core questions

• Como a magnetização dá origem a correntes ligadas e ao campo H?
• O que distingue materiais diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos?
• Por que os ferromagnetos exibem histerese e retêm magnetização?

Key concepts

• magnetização
• corrente ligada
• campo auxiliar H
• suscetibilidade magnética
• permeabilidade
• diamagnetismo
• paramagnetismo
• ferromagnetismo
• histerese
• domínios magnéticos

Key theories

Magnetização e correntes ligadas

Dipolos atômicos alinhados produzem uma magnetização cuja variação espacial é equivalente a correntes de volume e superfície ligadas, levando ao campo auxiliar H que é originado apenas por correntes livres.

Classes de resposta magnética

Diamagnetos opõem-se fracamente ao campo, paramagnetos alinham-se fracamente com ele, e ferromagnetos exibem magnetização forte, frequentemente permanente, com estrutura de domínio e histerese abaixo da temperatura de Curie.

Clinical relevance

Materiais magnéticos são centrais para ímãs permanentes, núcleos de transformadores e motores, meios de gravação magnética, e as considerações de contraste e blindagem em imagens de ressonância magnética.

History

Faraday classificou as substâncias como paramagnéticas ou diamagnéticas na década de 1840. Pierre Curie estabeleceu leis de temperatura para a suscetibilidade magnética por volta de 1895, e Weiss introduziu a teoria do campo molecular do ferromagnetismo e dos domínios no início do século XX, mais tarde fundamentada em interações de troca quântica.

Key figures

• Pierre Curie
• Pierre Weiss
• Michael Faraday

Seminal works

• landau1984
• kittel2005

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre B e H?

B é o campo magnético total, incluindo a contribuição da matéria magnetizada, enquanto H (o campo auxiliar) é construído de modo que suas fontes sejam apenas as correntes livres; em meios lineares, eles são proporcionais através da permeabilidade.

Por que os ferromagnetos permanecem magnetizados?

O forte acoplamento de troca alinha os momentos atômicos vizinhos em domínios; uma vez que um campo externo alinha os domínios, a histerese permite que grande parte da magnetização persista após a remoção do campo, resultando em um ímã permanente.