A depender da resposta do elétron e dos dipolos atômicos magnéticos à aplicação de um campo magnético externo, os materiais podem exibir pelo menos um dos tipos de magnetismos. Cite os tipos de magnetismo dos materiais e diferencie cada um deles.

Passo 1

Beleza, o enunciado pergunta: “Quais são os tipos de magnetismo dos materiais e como cada um deles se diferencia?”
Isso faz parte da matéria de magnetismo na física do estado sólido ou eletromagnetismo.
O que vamos precisar:
  • Entender que todo material tem dipolos magnéticos internos (vindo dos elétrons e seus spins).
  • Saber que, quando aplicamos um campo magnético externo M = chi,H , esses dipolos podem se comportar de maneiras diferentes.
  • Usar a noção de magnetização e susceptibilidade magnética , onde normalmente vale

Passo 2

Diamagnetismo
  1. Teoria básica: todo elétron em movimento (ou par de elétrons) cria um pequeno campo magnético que, segundo a Lei de Lenz, tenta se opor à mudança do campo externo.
  2. Característica principal: , ou seja, o material é levemente repelido pelo campo.
  3. Não precisa ter momentos magnéticos “livres” alinhados – surge de nêutrons emparelhados ou elétrons emparelhados em orbitais.
  4. Exemplo: cobre, ouro, água.

Passo 3

Paramagnetismo
  1. Teoria básica: alguns átomos ou íons têm momentos magnéticos (spins desemparelhados) mas, sem campo, eles ficam “no ar” por causa da agitação térmica.
  2. Característica principal: chi = CT, e pequeno; quando aplico , os dipolos tendem a se alinhar com o campo, gerando magnetização na mesma direção.
  3. Em temperatura alta, o alinhamento é fraco e segue a Lei de Curie:
onde é a constante de Curie e a temperatura em kelvin.
4. Exemplo: alumínio, oxigênio gasoso, íons de metais de transição.

Passo 4

Ferromagnetismo
  1. Teoria básica: além do campo externo, existe interação de troca quântica entre vizinhos que força os spins a ficarem paralelos mesmo sem .
  2. Característica principal: é muito grande e positiva; abaixo de certa temperatura ( , temperatura de Curie) o material fica magnetizado “sozinho”.
  3. Formam-se domínios magnéticos que podem crescer ou encolher quando aplicamos , gerando histerese (isto é, depende do caminho do campo).
  4. Exemplo: ferro, níquel, cobalto.

Passo 5

Antiferromagnetismo
  1. Teoria básica: também há interação de troca, mas ela faz os spins vizinhos se alinharem em direções opostas.
  2. Característica principal: abaixo de (temperatura de Néel), o momento líquido é zero porque as sub-redes se cancelam. Acima de , fica paramagnético.
  3. Não exibe histerese macroscópica forte.
  4. Exemplo: óxido de manganês (MnO), fluoreto de cério (CeF ).

Passo 6

Ferrimagnetismo
  1. Teoria básica: parecido com antiferro, mas os dois sublattices têm magnitudes de momento diferentes, então sobra um magnetismo resultante.
  2. Característica principal: comportamento “quase ferro” com histerese, mas momentos parciais se cancelam parcialmente.
  3. Exemplo clássico: magnetita (Fe O ).

Resposta

Os principais tipos de magnetismo e suas diferenças são:
  1. Diamagnetismo ( ): repelido pelo campo, só depende de elétrons emparelhados.
  2. Paramagnetismo ( , pequeno): dipolos livres se alinham fracamente com o campo; segue Lei de Curie.
  3. Ferromagnetismo ( ): alinhamento espontâneo de spins, histerese, magnetização mesmo sem campo abaixo de .
  4. Antiferromagnetismo ( acima de , na prática não magnético abaixo): sub-redes de spins antiparalelos se cancelam.
  5. Ferrimagnetismo: sub-redes antiparalelas com magnitudes diferentes, resultando em magnetização líquida e histerese.

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