Diamagnetismo

aplicado a materiais que apresentam apenas propriedades

diamagnéticas e paramagnéticas.

3. O ferromagnetismo é observado apenas no ferro, níquel, cobalto,

gadolínio e disprósio (e em compostos e ligas desses elementos).

Nesses materiais, os momentos dipolares magnéticos de átomos

vizinhos se alinham, produzindo regiões com intensos momentos

magnéticos. Um campo magnético externo pode alinhar os ext

momentos magnéticos das regiões, fazendo com que uma amostra do

material produza um forte campo magnético no mesmo sentido que o

campo externo, que permanece quando é removido. Os termos ext

material ferromagnético e material magnético são aplicados a

materiais que apresentam propriedades ferromagnéticas.

Nos próximos três módulos vamos discutir os três tipos de propriedades magnéticas.

32-6 DIAMAGNETISMO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

32.36 No caso de um material diamagnético submetido a um campo magnético externo, saber que o

campo produz um momento dipolar magnético no material no sentido contrário ao do campo

magnético externo.

32.37 No caso de um material diamagnético submetido a um campo magnético não uniforme,

descrever a força que age sobre o material e o movimento resultante.

Ideias-Chave

• Os materiais diamagnéticos apresentam propriedades magnéticas apenas quando são submetidos a um campo magnético externo; nesse caso, adquirem dipolos magnéticos no sentido oposto ao do campo magnético externo.

• Na presença de um campo magnético não uniforme, os materiais diamagnéticos são submetidos a uma força que os afasta da região em que o campo magnético é mais intenso.

Diamagnetismo Não estamos em condições de discutir o diamagnetismo do ponto de vista da física quântica, mas podemos apresentar uma explicação clássica usando

o modelo da espira das Figs. 32-11 e 32-12. Para começar, supomos que, em um átomo de um material diamagnético, cada elétron pode girar apenas

no sentido horário, como na Fig. 32-12d, ou no sentido anti-horário, como

na Fig. 32-12b. Para explicar a falta de magnetismo na ausência de um campo magnético externo , supomos que o átomo não possui um ext

momento dipolar magnético total diferente de zero. Isso significa que, antes da aplicação de , o número de elétrons que giram em um sentido é igual ext

ao número de elétrons que giram no sentido oposto, de modo que o momento dipolar magnético total do átomo é zero.

Vamos agora aplicar aos átomos do material o campo magnético não

uniforme da Fig. 32-12a, que está orientado para cima e é divergente (as ext

linhas de campo magnético divergem). Podemos fazer um campo desse tipo aumentar gradualmente aproximando o material do polo norte de um eletroímã ou de um ímã permanente. De acordo com a lei de Faraday e a lei de Lenz, enquanto o módulo de está aumentando, um campo elétrico é ext

induzido nas órbitas eletrônicas. Vamos ver de que forma esse campo

elétrico afeta os elétrons das Figs. 32-12b e 32-12d.

Na Fig. 32-12b, o elétron que está girando no sentido anti-horário é acelerado pelo campo elétrico induzido; assim, enquanto o campo magnético está aumentando, a velocidade do elétron aumenta. Isso ext

significa que a corrente i associada à espira e o momento dipolar magnético

criado pela corrente, orientado para baixo, também aumentam.

Na Fig. 32-12d, o elétron que está girando no sentido horário é freado pelo campo elétrico induzido. Assim, a velocidade do elétron, a corrente e o momento dipolar magnético criado pela corrente, orientado para cima, diminuem. Isso significa que, ao aplicar o campo criamos um momento ext

dipolar magnético orientado para baixo. O mesmo aconteceria se o campo magnético fosse uniforme.

Força. A não uniformidade do campo também afeta o átomo. ext

Como a corrente i da Fig. 32-12b aumenta com o tempo, as forças

magnéticas da Fig. 32-12c aumentam e, portanto, a força para cima, a

que a espira está submetida, também aumenta. Como a corrente i da Fig.

32-12d diminui com o tempo, as forças magnéticas da Fig. 32-12e diminuem e, portanto, a força para baixo, a que a espira está submetida, também diminui. Assim, aplicando um campo não uniforme , fazemos ext

com que o átomo seja submetido a uma força total diferente de zero; além disso, a força aponta para longe da região em que o campo magnético é mais intenso.

Raciocinamos com órbitas eletrônicas fictícias (espiras percorridas por corrente), mas chegamos a uma conclusão que é válida para todos os

materiais diamagnéticos: Quando um campo magnético como o da Fig. 32-

12 é aplicado, o material passa a apresentar um momento dipolar magnético dirigido para baixo e experimenta uma força dirigida para cima. Quando o campo é removido, tanto o momento dipolar como a força desaparecem. O

campo externo não precisa ser como o da Fig. 32-12; os mesmos argumentos se aplicam a outras orientações de . A conclusão é a ext

seguinte:

Todo material diamagnético submetido a um campo magnético externo

ext apresenta um momento dipolar magnético orientado no sentido

oposto ao de . Caso o campo não seja uniforme, o material ext ext

diamagnético é submetido a uma força que aponta da região em que o

campo magnético é mais intenso para a região onde o campo

magnético é menos intenso.