Aula 3 Final

Centro Federal de Educação Tecnológico de Minas Gerais – CEFET-MG Departamento de Formação Geral

Programa de Pós-graduação em Engenharia dos Materiais

Arranjos e domínios magnéticos

Daniel Leandro Rocco

Timóteo 2021 1

Resumo da aula

Tipos de arranjos magnéticos Ferromagnético (Função Brillouin) Paramagnético (Lei de Curie) Antiferromagnético Ferrimagnético Domínio Magnético. Energias

2

Tipos de Magnetismo Os diferentes materiais magnéticos surgem devido a diferença na resposta da magnetização a estímulos externos ● Diamagnéticos ●

Paramagnéticos

●

Ferromagnéticos

●

Antiferromagnéticos

●

Ferrimagnéticos

●

Metamagnético

●

Superparamagnético

●

Vidro de Spin

Diamagnetismo

Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Diamagnetismo está presente em quase todos os materiais, mas é pequeno comparado com os outros arranjos magnéticos.

•

•

Sua origem vem de uma blindagem realizadas pelo movimento orbital dos elétrons.

•

Sua resposta ao campo é negativa (os dipolos tem sentido contrário ao do campo aplicado)

Diamagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Mesmo princípio da correntes parasitas que surgem devido à variação do campo. Neste caso está associado ao movimento orbital dos elétrons em torno dos átomos

Diamagnetismo Diamagnetismo (supercondutor – diamagnético perfeito)

Diamagnetismo Levitação Magnética - Supercontutora ●

Efeito Meissner

Vídeo https://youtu.be/RK5suKxWGzE

Paramagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Paramagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Paramagnetismo

Atividade: Determine o momento efetivo do composto acima, e diga qual átomo magnético está presente em seu material.

Ferromagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Ferromagnetismo Ferromagnético

Paramagnético

Ferromagnetismo

Ferromagnetismo Aço elétrico não orientado

Antiferromagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Materiais Acoplados AF

Leitores de HD Gravação Magnética

D 01000100

A 01000001

N

I

01001110

01001001

=D

E 01000101

L 01001100

Velocidade de rotação 5600 rpm 7200 rpm 120 rps (v ~72 m/s)

Ferrimagnetismo Magnetização x campo Magnético

Magnetização x T

Inverso da suscetibilidade x T

Domínios Magnéticos Regiões do material com a mesma orientação magnética. Sem campo aplicado H = 0

Com campo aplicado H ≠ 0 H

Magnetização líquida ≠ 0 Magnetização líquida = 0

Domínios Magnéticos Regiões do material com a mesma orientação magnética. Volumes de 10-18 à 10-9 m3 Dimensões de 10-6 a 10-3 m (micro a milímetros)

Domínios Magnéticos Regiões do material com a mesma orientação magnética. Dimensões: .

Grão monocristalinos tem vários domínios magnéticos As linhas acima não são contorno de grão

Domínios Magnéticos Paredes de domínios (Parede de Bloch)

δ Sem campo aplicado H = 0

Paredes de domínio. Domínios com 180 º.

Para o α-Fe de parâmetro de rede 2,86 Angstrons. δ=

430 Angstrons células unitárias) Magnetização líquida = 0

(150

Domínios Magnéticos Origem de domínios: minimização da energia total. Na maioria das vezes isso é alcançado reduzindo-se a energia magnetostática.

Etotal = Etroca + Emagnetostática + Eanisotrópica + Emagnetostritiva Etroca -

Energia é responsável pelo estabelecimento da ordem magnética. Tem sua origem no fato de que férmions (partículas com spin semi-inteiro) exibem uma função de onda antisímétrica, isto é, elas mudam de sinal quando as partículas são intercambiadas. Quando se introduz o termo de potencial Coulombiano (e2/r) no Hamiltoniano surge uma energia que vem da propriedade anti-simétrica da função de onda.

Domínios Magnéticos Origem de domínios: minimização da energia total. Na maioria das vezes isso é alcançado reduzindo-se a energia magnetostática.

Etotal = Etroca + Emagnetostática + Eanisotrópica + Emagnetostritiva Emagnetostática

-

Energia associada (armazenada) ao campo magnético produzido por um imã permanente, ou seja, quando todos os momentos magnéticos estiverem alinhados. Está é reduzida com a formação dos domínios.

Domínios Magnéticos Origem de domínios: minimização da energia total. Na maioria das vezes isso é alcançado reduzindo-se a energia magnetostática.

Etotal = Etroca + Emagnetostática + Eanisotrópica + Emagnetostritiva Emagnetostritiva -

Energia associada a tensões em sua rede cristalina quando submetidos a um campo magnético. Mudança de volume com aplicação de campo.

Domínios Magnéticos Origem de domínios: minimização da energia total. Na maioria das vezes isso é alcançado reduzindo-se a energia magnetostática.

Etotal = Etroca + Emagnetostática + Eanisotrópica + Emagnetostritiva Eanisotrópica - Energia associada à a direção de fácil magnetização. Energia será minimizada magneitzação.

quando

Ea = k1sen2θ + k2sen4θ..

Eixo de fácil magnetização Direção da magnetização

a

magnetização

estiver

na

direção

de

fácil

Outras classificações Em virtude da anisotropia o material pode ainda ser macio, intermediário ou duro. Imãs são magneticamente duros.

Outras classificações Em virtude da anisotropia o material pode ainda ser macio, intermediário ou duro. Imãs são magneticamente duros.

Campo coercitivo, coercividade.

Outras classificações Em virtude da anisotropia o material pode ainda ser macio, intermediário ou duro. Imãs são magneticamente duros.

SmCo5 Hc = 1,6 x 106 A/m (20.000 Oe)

Aço silício Hc = 30 A/m (0,4 Oe)

Vídeo imã permanente

NdFeB based permanent magnets.avi

Diamagnetismo

Fontes de campo magnético

Momento magnético atômico Terras raras (Lantanídeos)

Momento magnético atômico Metais de Transição

Momento magnético atômico Terras raras (Lantanídeos)

Momento magnético atômico