Ferromagnetismo.pdf - MAGNETIZAÇÃO NOS MATERIAIS...

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Cad. Cat. Ens. Fis., Florianópolis, 4 (2): 91-97, ago. 1987. 91 MAGNETIZAÇÃO NOS MATERIAIS FERRO- MAGNÉTICOS Wagner Figueiredo Departamento de Física UFSC Florianópolis SC O objetivo deste trabalho é explicar a origem da mag net i- zação espontânea em certos materiais chamados ferromagnéticos, como também investigar o papel desempenhado pela temperatura na explicação desse fenômeno. Como a maioria dos leitores não deve estar familiarizada com as teorias atuais da Física (Mecânica Quântica, Física Estatística etc.) e, como quase todo trabalho feito atualmente pelos físicos está relacionado com elas, procuraremos, tanto quanto possível, não nos prendermos à li n- guagem e ao formalismo utilizados na explicação dos fenômenos ferr o- magnét icos. Entretanto, não podemos ignorar que o ferromagnetismo só pode ser entendido satisfat o riamente dentro dos campos atuais da Física. Existem alguns materiais na natureza que, mesmo na a u- ncia de campos magnéticos externos, possuem uma magnetização dif e- rente de zero na temperatura ambiente. Como exemplo, citamos o ferro, que possui uma magnetização espontânea até uma temperatura de 1043 K, o cobalto, que se comporta da mesma forma até 1394 K e o níquel que se mantém magnetizado até 631 K. (Vale ressaltar que a temperatura ambie n- te é de aproximadamente T = 300 K). Para esses materiais, um diagrama da magnetização em função da temperatura tem o s e guinte aspecto: em que Tc é a temperatura na qual o material encontra - se ma g netizado. Para compreendermos o fenômeno, imaginemos um cristal de níquel formado por N átomos de níquel, dispostos regularmente. Em duas dimensões temos:
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Cad. Cat. Ens. Fis., Florianópolis, 4 (2): 91-97, ago. 1987. 92 A cada átomo de níquel do diagrama mostrado na Fig.2 a s- sociamos um determinado momento magnético, chamado também de Spin, pois cada átomo de níquel comporta-se como um pequeno dipolo magnét i- co. Por que o níquel tem um dipolo magnét i co? Os átomos ferromagnéticos possuem em suas camadas el e- trônicas alguns elétrons desemparelhados, responsáveis pelo fenômeno ferr omagnético. Todos já devem ter feito um exercício em Química envo l- vendo a distribuição dos elétrons nas camadas eletrônicas dos átomos; nós vamos preenchendo os orbitais dos menos aos mais energéticos, coloca n- do -se dois elétrons antiparalelos (spins opostos) em cada orbital. Os efeitos ma gnéticos desses dois spins opostos cancelam-se; entretanto, no níquel e materiais similares existem orbitais, os mais energéticos, com apenas um elétron,o que dá um efeito magnético não nulo. Em particular, na maioria das experiências o níquel comporta-se como tendo efetivamente apenas um elétron desemparelhado. Portanto, na Fig. 2, um átomo qualquer de níquel
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  • Summer '19
  • Britto
  • Ferromagnetismo, mecânica quântica, ELÉTRON

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