Todos os tipos de materiais e substâncias possuem algum tipo de propriedade magnética, que são listadas mais adiante neste artigo. Mas normalmente a palavra “materiais magnéticos” é usada apenas para materiais ferromagnéticos (descrição abaixo), no entanto, os materiais podem ser classificados nas seguintes categorias com base nas propriedades magnéticas apresentadas por eles. Os dois tipos mais comuns de magnetismo são o diamagnetismo e o paramagnetismo, que representam a maior parte da tabela periódica dos elementos à temperatura ambiente. Esses elementos são geralmente referidos como não magnéticos, enquanto aqueles que são referidos como magnéticos são, na verdade, classificados como ferromagnéticos. O único outro tipo de magnetismo observado em elementos puros à temperatura ambiente é o antiferromagnetismo. Finalmente, os materiais magnéticos também podem ser classificados como ferrimagnéticos, embora isso não seja observado em nenhum elemento puro, mas só pode ser encontrado em compostos, como os óxidos mistos, conhecidos como ferritas, de onde o ferrimagnetismo deriva seu nome. O valor da suscetibilidade magnética se enquadra em uma faixa específica para cada tipo de material.

Os materiais que não são fortemente atraídos por um ímã são conhecidos como materiais paramagnéticos. Por exemplo: alumínio, estanho, magnésio, etc. Sua permeabilidade relativa é pequena, mas positiva. Por exemplo: a permeabilidade do alumínio é: 1,00000065. Esses materiais são magnetizados apenas quando colocados em um campo magnético super forte e agem na direção do campo magnético.

Os materiais paramagnéticos têm dipolos atômicos individuais orientados de forma aleatória, como mostrado abaixo:

A força magnética resultante é, portanto, zero. Quando um forte campo magnético externo é aplicado, os dipolos magnéticos permanentes se orientam paralelamente ao campo magnético aplicado e dão origem a uma magnetização positiva. Como a orientação dos dipolos paralelos ao campo magnético aplicado não é completa, a magnetização é muito pequena.

Os materiais que são repelidos por um ímã, como zinco, mercúrio, chumbo, enxofre, cobre, prata, bismuto, madeira, etc., são conhecidos como materiais diamagnéticos. Sua permeabilidade é ligeiramente menor que um. Por exemplo, a permeabilidade relativa do bismuto é 0,00083, do cobre é 0,000005 e da madeira é 0,9999995. Eles são ligeiramente magnetizados quando colocados em um campo magnético muito forte e agem na direção oposta à do campo magnético aplicado.

Em materiais diamagnéticos, os dois campos magnéticos relativamente fracos causados pela revolução orbital e pela rotação axial dos elétrons ao redor do núcleo estão em direções opostas e se cancelam. Dipolos magnéticos permanentes estão ausentes neles. Materiais diamagnéticos têm pouquíssimas ou nenhuma aplicação em engenharia elétrica.

Em um material diamagnético, os átomos não têm momento magnético líquido quando não há campo aplicado. Sob a influência de um campo aplicado (H), os elétrons giratórios precessam e esse movimento, que é um tipo de corrente elétrica, produz uma magnetização (M) na direção oposta à do campo aplicado. Todos os materiais têm um efeito diamagnético, no entanto, é frequentemente o caso que o efeito diamagnético é mascarado pelo termo paramagnético ou ferromagnético maior. O valor da suscetibilidade é independente da temperatura.

Os materiais que são fortemente atraídos por um campo magnético ou ímã são conhecidos como materiais ferromagnéticos, por exemplo: ferro, aço, níquel, cobalto, etc. A permeabilidade desses materiais é muito, muito alta (variando até várias centenas ou milhares).

Os efeitos magnéticos opostos do movimento orbital do elétron e do spin do elétron não se eliminam em um átomo de tal material. Há uma contribuição relativamente grande de cada átomo que auxilia no estabelecimento de um campo magnético interno, de modo que, quando o material é colocado em um campo magnético, seu valor é aumentado muitas vezes o valor que estava presente no espaço livre antes que o material fosse colocado ali.

Para fins de engenharia elétrica, será suficiente classificar os materiais como simplesmente ferromagnéticos e não ferromagnéticos. O último inclui material de permeabilidade relativa praticamente igual à unidade, enquanto o primeiro tem permeabilidade relativa muitas vezes maior que a unidade. Materiais paramagnéticos e diamagnéticos se enquadram nos materiais não ferromagnéticos.

3.1 Materiais ferromagnéticos macios

Eles têm alta permeabilidade relativa, baixa força coerciva, são facilmente magnetizados e desmagnetizados e têm histerese extremamente pequena. Materiais ferromagnéticos macios são ferro e suas várias ligas com materiais como níquel, cobalto, tungstênio e alumínio. A facilidade de magnetização e desmagnetização os torna altamente adequados para aplicações que envolvem fluxo magnético variável, como em eletroímãs, motores elétricos, geradores, transformadores, indutores, receptores telefônicos, relés, etc. Eles também são úteis para blindagem magnética. Suas propriedades podem ser muito aprimoradas através de fabricação cuidadosa e por aquecimento e recozimento lento, de modo a obter um alto grau de pureza cristalina. O grande momento magnético à temperatura ambiente torna os materiais ferromagnéticos macios extremamente úteis para circuitos magnéticos, mas os ferromagnéticos são muito bons condutores e sofrem perda de energia devido à corrente parasita produzida dentro deles. Há perda de energia adicional devido ao fato de que a magnetização não prossegue suavemente, mas em saltos diminutos. Essa perda é chamada de perda residual magnética e depende puramente da frequência da densidade de fluxo variável e não de sua magnitude.

3.2 Materiais ferromagnéticos duros

Eles têm permeabilidade relativamente baixa e força coerciva muito alta. Estes são difíceis de magnetizar e desmagnetizar. Materiais ferromagnéticos duros típicos incluem aço cobalto e várias ligas ferromagnéticas de cobalto, alumínio e níquel. Eles retêm alta porcentagem de sua magnetização e têm perda de histerese relativamente alta. Eles são altamente adequados para uso como ímãs permanentes, como alto-falantes, instrumentos de medição, etc.

Ferritas são um grupo especial de materiais ferromagnéticos que ocupam uma posição intermediária entre materiais ferromagnéticos e não ferromagnéticos. Eles consistem em partículas extremamente finas de um material ferromagnético que possui alta permeabilidade e são mantidas juntas com uma resina aglutinante. A magnetização produzida em ferritas é grande o suficiente para ser de valor comercial, mas suas saturações magnéticas não são tão altas quanto as de materiais ferromagnéticos. Como no caso dos ferromagnéticos, as ferritas podem ser ferritas macias ou duras.

4.1 Ferritas macias

Ímãs cerâmicos, também chamados de cerâmicas ferromagnéticas, são feitos de um óxido de ferro, Fe2O3, com um ou mais óxidos divalentes como NiO, MnO ou ZnO. Esses ímãs possuem um ciclo de histerese quadrado e alta resistência, e a desmagnetização é valorizada para ímãs de máquinas de computação onde se deseja alta resistência. A grande vantagem dos ferrites é sua alta resistividade. Ímãs comerciais têm resistividade de até 10^9 ohm-cm. Correntes parasitas resultantes de campos alternados são, portanto, reduzidas ao mínimo, e a gama de aplicação desses materiais magnéticos é estendida para altas frequências, até mesmo para micro-ondas. Os ferrites são cuidadosamente fabricados misturando óxidos em pó, compactando e sinterizando em alta temperatura. Transformadores de alta frequência em televisores e receptores modulados em frequência são quase sempre feitos com núcleos de ferrite.

4.2 Ferrites Duros

Estes são materiais magnéticos permanentes cerâmicos. A família mais importante de ferrites duros tem a composição básica MO.Fe2O3 onde M é o íon bário (Ba) ou o íon estrôncio (Sr). Esses materiais possuem estrutura hexagonal, baixo custo e baixa densidade. Ferrites duros são usados em geradores, relés e motores. Aplicações eletrônicas incluem ímãs para alto-falantes, campainhas telefônicas e receptores. Também são usados em dispositivos de fixação para fechamento de portas, vedações, trancas e em vários designs de brinquedos.

Fonte Original: https://electronicspani.com/types-of-magnetic-materials/

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