1- Explique de que forma o campo magnético é gerado a partir de um material que se comporta como um magneto permanente? Cite exemplos de aplicações.
Passo 1
O enunciado pede para explicar como um material ferromagnético, após ser magnetizado, passa a comportar-se como um ímã permanente e gera um campo magnético estático no espaço ao seu redor. Para isso precisaremos recorrer aos conceitos de momento magnético atômico, domínios magnéticos, curva de histerese (remanência e coercitividade) e às noções de correntes ligadas associadas à magnetização.
Passo 2
Dentro de um cristal ferromagnético cada elétron possui um momento magnético individual resultante de seu spin e de sua órbita em torno do núcleo. Esses momentos atômicos tendem a se alinhar paralelamente devido à troca de energia (interação de troca de Hund), criando regiões chamadas domínios magnéticos, onde os momentos estão alinhados num mesmo sentido.
Passo 3
Em temperatura ambiente, sem campo externo, os domínios apontam em direções diferentes para minimizar a energia magnética global (fluxo de campo reduzido no exterior). Quando aplicamos um campo magnético externo crescente, os domínios alinhados com o campo crescem à custa dos que estão desalinhados, até saturar a magnetização do material.
Passo 4
Retirado o campo externo, parte desse alinhamento persiste se o material tiver alta coercitividade (campo inverso necessário para desmagnetizar). Essa magnetização remanescente
é o que define um ímã permanente: um material capaz de manter
sem aporte contínuo de energia.
Passo 5
Do ponto de vista macroscópico, uma magnetização
dentro do corpo produz correntes ligadas volumétricas
e correntes ligadas superficiais
onde
é o vetor normal à superfície. Essas correntes ligadas criam no espaço um campo magnético
cujas linhas fecham sobre si mesmas, saindo do polo “Norte” e entrando no polo “Sul” do ímã.
Passo 6
Como aplicações práticas de ímãs permanentes, podemos citar ímãs de geladeira, alto-falantes e fones de ouvido (onde
interage com bobinas), motores e geradores elétricos (rotor com ímã permanente), sensores de Hall e efeito magnético (encoders), travas e freios magnéticos, cartões magnéticos e equipamentos de ressonância magnética (MRI).
Resposta
Um ímã permanente é um material ferromagnético que, após ser exposto a um campo externo forte e removê-lo, conserva uma magnetização remanescente
devido à alta coercitividade do material. Microscopicamente, isso decorre do alinhamento dos momentos magnéticos atômicos em domínios que permanecem orientados. Macroscopicamente, a magnetização produz correntes ligadas volumétricas
e superficiais
, gerando um campo
estático cujas linhas fecham do polo Norte ao polo Sul. Exemplos de aplicação incluem ímãs de geladeira, motores e geradores elétricos, alto-falantes, sensores de Hall e equipamentos de ressonância magnética.