Um laboratório está investigando as propriedades magnéticas de diferentes materiais. Um cilindro feito de grafite e outro de alumínio são posicionados em um campo magnético não uniforme criado por um eletroímã. Durante o experimento, os cientistas observam que:
  • O cilindro de grafite é levemente repelido pelas regiões de maior intensidade do campo magnético.
  • O cilindro de alumínio é atraído pelas regiões de maior intensidade do campo magnético.
    Com base nessas observações:
    Classifique o comportamento magnético de cada material (diamagnetismo ou paramagnetismo) e justifique sua resposta com base nas interações entre o material e o campo magnético.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado pede. A gente tem dois cilindros num campo magnético não uniforme:
  • Grafite que é levemente repelido pelas regiões de maior intensidade.
  • Alumínio que é atraído pelas regiões de maior intensidade.
Isso cai na matéria de magnetismo da matéria: diamagnetismo vs paramagnetismo. Para resolver, a gente vai precisar entender como cada tipo de material reage ao campo e usar a relação entre susceptibilidade magnética (χ), magnetização (M) e força num campo não uniforme.

Passo 2

Teoria básica:
  1. Magnetização M é o vetor que diz como o material responde ao campo H: M = chi,H Onde χ é a susceptibilidade magnética:
    • χ < 0 → diamagnetismo (material repele o campo).
    • χ > 0 → paramagnetismo (material atrai o campo).
  2. Força em um material num campo não uniforme depende de χ e do gradiente de B²: F propto chi,V2mu0,nablal(B^2r) Se χ < 0, F aponta para regiões de menor B (repulsão).
    Se χ > 0, F aponta para regiões de maior B (atração).

Passo 3

Aplicando ao grafite:
  • Observação: cilindro de grafite é levemente repelido pelas regiões de maior intensidade do campo.
  • Pela teoria, repulsão só ocorre se χ < 0.
  • Conclusão: o grafite tem χ negativo, ou seja, é diamagnético.
    Diamagnetismo acontece porque todos os elétrons estão emparelhados e, segundo a Lei de Lenz, correntes induzidas no material criam um campo oposto ao externo.

Passo 4

Aplicando ao alumínio:
  • Observação: cilindro de alumínio é atraído pelas regiões de maior intensidade do campo.
  • Atração ocorre se χ > 0.
  • Conclusão: o alumínio tem χ positivo, ou seja, é paramagnético.
    Paramagnetismo surge porque o alumínio tem elétrons desemparelhados que se alinham, mesmo que fracamente, com o campo aplicado, reforçando-o.

Resposta

Grafite: diamagnetismo (χ < 0, é repelido).
Alumínio: paramagnetismo (χ > 0, é atraído).

Exercícios relacionados