O Magnetismo e a Matéria

Apresentação em tema: "O Magnetismo e a Matéria"— Transcrição da apresentação:

1 O Magnetismo e a Matéria
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS JOINVILLE DEPARTAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DO ENSINO COORDENAÇÃO ACADÊMICA EletroEletronica O Magnetismo e a Matéria Prof. Luis S. B. Marques

2 Introdução O primeiro imã que se tem notícia foi a magnetita .
Somente muito tempo depois desta descoberta é que foi desenvolvida a bússola.

3 Aplicações Dentre as muitas aplicações para os imãs permanentes cito:

4 Aplicações

5 O magnetismo da terra A terra é um enorme imã permanente.
O que chamamos comumente de norte magnético é na realidade um pólo sul magnético.

6 Introdução As propriedades magnéticas dos imãs podem ser atribuídas aos elétrons.

7 O elétron pode produzir campo magnético de três modos
Fluxo de elétrons em um condutor (ou no vácuo).

8 O elétron pode produzir campo magnético de três modos
Momento Angular intrínsico ou SPIN.

9 O magnetismo e o elétron
Associado ao momento angular do elétron existe o momento de dipolo magnético do spin. Momento angular intrínseco ou Spin Momento de dipolo magnético do Spin

10 O elétron pode produzir campo magnético de três modos
Momento Orbital intrínsico.

11 O magnetismo e o elétron
Os elétrons ligados aos átomos possuem um momento orbital intrínseco. Esse elétrons em órbita são equivalentes a pequenas espiras de corrente e possuem um momento de dipolo magnético orbital.

12 O magnetismo e o elétron
Como todo e qualquer material possui elétrons, o fato destes materiais não possuírem magnetismo é que devido à enorme quantidade de elétrons, os momentos de dipolos se combinam de tal modo que se cancelam uns aos outros, de modo que o resultado é uma indução magnética resultante nula.

13 Materiais diamagnéticos
Manifestação da lei da indução sobre os elétrons Os materiais diamagnéticos apresentam um momento dipolar magnético oposto ao sentido do campo aplicado. Magnetismo mais fraco Materiais paramagnéticos Os materiais paramagnéticos apresentam um momento dipolar magnético no mesmo sentido do campo aplicado. Materiais ferromagnéticos Os materiais ferromagnéticos adquirem um grande momento dipolar magnético na direção do campo aplicado quando na presença de um campo externo.

14 Materiais diamagnéticos
são aqueles que quando na presença de um campo magnético externo, se magnetizam de forma a criar um campo magnético contrário ao aplicado.

15 Materiais paramagnéticos
são aqueles que permitem apenas uma leve orientação dos dipolos magnéticos elementares na presença de um campo magnético externo.

16 Materiais ferromagnéticos
Os materiais ferromagnéticos são compostos por uma grande quantidade de domínios magnéticos. Entende-se por domínios magnéticos como sendo pequenas regiões magnéticas cujos dipolos atômicos estão perfeitamente alinhados, produzindo momentos magnéticos não nulos que se encontram em paralelos.

17 Materiais ferromagnéticos
Um material ferromagnético não-magnetizado possui seus domínios magnéticos orientados aleatoriamente, resultando em um fluxo magnético líquido igual a zero.

18 Materiais ferromagnéticos
Ao aplicar um determinado campo magnético sobre este material ferromagnético, os domínios magnéticos tendem a se orientar na direção do campo magnético.

19 Materiais ferromagnéticos
O resultado é que o efeito do momento de dipolo magnético se superpõe ao do campo magnético aplicado, resultando em uma densidade de fluxo superior àquela devido apenas à força magneto motriz.

20 Materiais ferromagnéticos
Quando todos os momentos de dipolo magnético encontram-se alinhados com o campo magnético, não mais contribuindo para o aumento na densidade de fluxo B, o material é dito completamente saturado.

21 Materiais ferromagnéticos
Na ausência de um campo magnético aplicado, os momentos de dipolo magnéticos dos domínios tendem a se alinharem de acordo com os eixos de fácil magnetização.

22 Materiais ferromagnéticos
Como resultado, quando o campo magnético aplicado é reduzido a zero, os momentos de dipolo magnético não retomam uma orientação randômica. Eles irão se orientar de acordo com uma determinada direção, de acordo com o campo magnético aplicado. Este efeito é responsável por um fenômeno denominado histerese magnética.

23 Anel de Rowland O campo dentro do toroíde seria este se
o núcleo não fosse ferromagnético

24 Anel de Rowland O campo efetivo B com o núcleo ferromagnético é muito maior, dado pela equação: Onde BM é a contribuição do núcleo ferromagnético ao campo no toróide.

25 Curva de magnetização A curva de magnetização nos fornece o grau de influência que um campo magnético exerce sobre o alinhamento dos dipolos magnéticos.

26 Curva de magnetização

27 Curva de Histerese

28 Densidade de fluxo x Intensidade de campo
Nos materiais magnéticos B e H não se relacionam simplesmente por uma constante µ. A equação acima nos remete a uma relação linear. Entretanto, na realidade, B é uma função não-linear, multivalente de H. Embora a equação acima continue sendo válida, gráficos são utilizados para determinar o valor de B em função de H.

29 Perdas por correntes parasitas

30 Perdas por correntes parasitas
As perdas por correntes parasitas podem ser reduzidas: 1. Um material com elevada resistividade pode ser utilizado. 2. Um núcleo composto por lâminas. A laminação é feita no plano do fluxo magnético. As lâminas são isoladas umas das outras por uma camada de óxido e/ou por uma fina camada de verniz.

31 Perdas por Histerese Em geral as perdas por histerese dependem da metalurgia do material, assim como da freqüência e da densidade de fluxo.

32 Perdas por Histerese Para reduzir as perdas por histerese, os materiais utilizados em máquinas elétricas empregam aços com grãos orientados, que possuem direções altamente favoráveis à magnetização.

33 Perdas por Histerese