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1 Magnetização Quando algum elemento de matéria qualquer é inserido numa região onde há um campo magnético, a estrutura deste material “responde” ao campo que foi imerso mediante a produção de um campo magnético próprio, cuja intensidade e orientação dependem não apenas do campo externo excitante como também das propriedades do material que compõe o objeto em questão. Diz-se então que o material encontra-se magnetizado. O estado de polarização magnética é descrita pela grandeza vetorial M – momento do dipolo magnético por unidade de volume. Onde M é a magnetização, análoga ao vetor polarização P na eletrostática. Podemos calcular o campo que essa magnetização em si produz. Sendo um material magnetizado, temos que o potencial vetorial total é dado por A(r)= μ0 4𝜋 ∫ M(r)x ȓ 𝑟2 𝑑𝜐 (1) Usando a identidade 𝛻 1 𝑟 = ȓ 𝑟2 , podemos expressar (1) como A(r) = 𝜇0 4𝜋 ∫ 1 𝑟 (∇x𝑀(𝑟))𝑑𝜐 + 𝜇0 4𝜋 ∮ 1 𝑟 [𝑀(𝑟)x𝑑𝒜] (2) Onde o primeiro termo de (2) parece o potencial de uma corrente volumétrica JM=∇xM e o segundo parece o potencial de uma corrente superficial KM=Mx�̂�. Com �̂� o vetor unitário normal. Isso significa que o potencial de um objeto magnetizado é o mesmo que seria produzido por uma corrente volumétrica de densidade JM em todo material, aliado a uma corrente superficial de densidade KM, no contorno. Juntando os conceitos de campo devido à magnetização mais a corrente livre (corrente de condução), temos a corrente total J=JM+Jl. Assim, podemos reescrever a lei de Ampère como 1 𝜇0 (𝛁x𝐁) = 𝐉 = 𝐉l + 𝐉M = 𝐉l + (𝛁x𝐌) Onde, juntando os rotacionais, 𝛁x ( 1 μ𝟎 𝐁 − 𝐌) = Jl Onde 𝐇 ≡ ( 1 μ𝟎 𝐁 − 𝐌). Assim, em termos de H (H é um campo auxiliar), a lei de Ampère fica: 𝛁x 𝐇 = Jl Ou, na forma integral, ∮ 𝐇. 𝑑𝑙 = Il Onde Il é a O papel de H na magnetostática é análogo ao de D na eletrostática, onde H permite expressar a lei de Ampère em termos de corrente livre. Susceptibilidade Magnética χ A susceptibilidade magnética é uma característica intrínseca de cada material e sua identidade está relacionada com a estrutura atômica e molecular –mede a capacidade que tem um material em magnetizar-se sob um campo magnético no qual ele está submetido. Os átomos têm momentos de dipolo magnético em virtude do movimento orbital dos respectivos elétrons. Além disso, cada elétron tem um momento de dipolo magnético intrínseco associado ao seu spin. O momento magnético de um átomo depende da disposição dos elétrons no seu interior. O coeficiente de proporcionalidade χ define a susceptibilidade magnética do meio ou do material considerado, e M=χH, com M e H definidos anteriormente, em [A/m]. Sabe-se que, em um material paramagnético, χ é positivo, e num material diamagnético, χ é negativo. A relação de susceptibilidade magnética e permeabilidade magnética do meio, sendo essa a constante de proporcionalidade que relaciona B e H, se dá por: B = μ0(H+M) = μ0(1+ χ)H = μ0μrH = μH Com a permeabilidade magnética μr=1+χ e a permeabilidade magnética relativa μ= μ0μr.
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