Todos os tipos de materiais e substâncias possuem algum tipo de propriedade magnética, que estão listadas mais abaixo neste artigo. Mas normalmente a expressão "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 que apresentam. 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. Estes elementos são geralmente considerados como não magnéticos, enquanto aqueles que são considerados magnéticos são na verdade classificados como ferromagnéticos. O único outro tipo de magnetismo observado em elementos puros à temperatura ambiente é o antiferromagnetismo. Por fim, os materiais magnéticos também podem ser classificados como ferrimagnéticos, embora isto não seja observado em qualquer elemento puro, podendo apenas ser encontrado em compostos, como os óxidos mistos, conhecidos como ferritas, de onde deriva o nome ferrimagnetismo. O valor da susceptibilidade magnética enquadra-se numa faixa específica para cada tipo de material.

Os materiais que não são fortemente atraídos por um íman são conhecidos como materiais paramagnéticos. Por exemplo: alumínio, estanho, magnésio, etc. A sua permeabilidade relativa é pequena, mas positiva. Por exemplo: a permeabilidade do alumínio é: 1,00000065. Esses materiais são magnetizados apenas quando colocados num campo magnético extremamente forte e atuam na direção do campo magnético.

Os materiais paramagnéticos têm dipolos atómicos individuais orientados de forma aleatória, conforme mostrado abaixo:

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

Os materiais que são repelidos por um íman, como zinco, mercúrio, chumbo, enxofre, cobre, prata, bismuto, madeira, etc., são conhecidos como materiais diamagnéticos. A sua permeabilidade é ligeiramente inferior a um. Por exemplo, a permeabilidade relativa do bismuto é 0,00083, o cobre é 0,000005 e a madeira é 0,9999995. Eles são ligeiramente magnetizados quando colocados num campo magnético muito forte e atuam na direção oposta à do campo magnético aplicado.

Nos materiais diamagnéticos, os dois campos magnéticos relativamente fracos causados pela revolução orbital e pela rotação axial dos elétrons em torno do núcleo estão em direções opostas e anulam-se mutuamente. Não existem dipolos magnéticos permanentes nesses materiais. Os materiais diamagnéticos têm poucas ou nenhumas aplicações na engenharia elétrica.

Num material diamagnético, os átomos não possuem momento magnético líquido quando não há campo aplicado. Sob a influência de um campo aplicado (H), os elétrons em rotação precessionam e esse movimento, que é um tipo de corrente elétrica, produz uma magnetização (M) na direção oposta à do campo aplicado. Todos os materiais apresentam um efeito diamagnético, no entanto, muitas vezes o efeito diamagnético é mascarado pelo termo paramagnético ou ferromagnético mais elevado. O valor da susceptibilidade é independente da temperatura.

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

Os efeitos magnéticos opostos do movimento orbital do eletrão e do spin do eletrão não se anulam num átomo de tal material. Existe uma contribuição relativamente grande de cada átomo que ajuda na criação de um campo magnético interno, de modo que, quando o material é colocado num campo magnético, o seu valor é aumentado muitas vezes o valor que estava presente no espaço livre antes do material ser aí colocado.

Para fins de engenharia elétrica, será suficiente classificar os materiais como simplesmente ferromagnéticos e não ferromagnéticos. Estes últimos incluem materiais de permeabilidade relativa praticamente igual a uma, enquanto os primeiros possuem permeabilidade relativa muitas vezes maior que uma. Materiais paramagnéticos e diamagnéticos enquadram-se nos materiais não ferromagnéticos.

3.1 Materiais Ferromagnéticos Suaves

Possuem alta permeabilidade relativa, baixa força coerciva, são facilmente magnetizados e desmagnetizados e apresentam uma histerese extremamente pequena. Os materiais ferromagnéticos suaves são o ferro e as suas várias ligas com materiais como níquel, cobalto, tungsténio e alumínio. A facilidade de magnetização e desmagnetização torna-os altamente adequados para aplicações que envolvem fluxo magnético variável, como em eletroímãs, motores elétricos, geradores, transformadores, indutores, auscultadores telefónicos, relés, etc. São também úteis para blindagem magnética. As suas propriedades podem ser grandemente melhoradas através de uma fabricação cuidadosa e pelo aquecimento e recozimento lento, de modo a alcançar um elevado grau de pureza cristalina. O grande momento magnético à temperatura ambiente torna os materiais ferromagnéticos suaves extremamente úteis para circuitos magnéticos, mas os ferromagnéticos são muito bons condutores e sofrem perdas de energia devido às correntes parasitas produzidas no seu interior. Existe uma perda adicional de energia devido ao facto de a magnetização não ocorrer de forma contínua, mas em pequenos saltos. Esta perda é chamada perda residual magnética e depende unicamente da frequência da densidade de fluxo variável e não da sua magnitude.

3.2 Materiais ferromagnéticos duros

Têm uma permeabilidade relativamente baixa e uma força coerciva muito elevada. São difíceis de magnetizar e desmagnetizar. Os materiais ferromagnéticos duros típicos incluem aço de cobalto e várias ligas ferromagnéticas de cobalto, alumínio e níquel. Mantêm uma alta percentagem da sua magnetização e apresentam perdas de histerese relativamente elevadas. São altamente adequados para uso como ímanes permanentes em altifalantes, instrumentos de medição, etc.

Os ferrites são um grupo especial de materiais ferromagnéticos que ocupam uma posição intermédia entre materiais ferromagnéticos e não ferromagnéticos. Eles consistem em partículas extremamente finas de um material ferromagnético com alta permeabilidade, e são mantidos juntos por uma resina de ligação. A magnetização produzida nos ferrites é suficientemente grande para ter valor comercial, mas as suas saturações magnéticas não são tão elevadas quanto as dos materiais ferromagnéticos. Assim como no caso dos ferromagnéticos, os ferrites podem ser ferrites macios ou duros.

4.1 Ferrites macios

Os ímãs de cerâmica, também chamados de cerâmicas ferromagnéticas, são feitos de óxido de ferro, Fe2O3, com um ou mais óxidos divalentes como NiO, MnO ou ZnO. Estes ímãs apresentam um ciclo de histerese quadrado e alta resistência, sendo valorizados por ímãs para máquinas de computação onde uma alta resistência é desejada. A grande vantagem dos ferrites é a sua alta resistividade. Os ímãs comerciais têm resistividade tão alta quanto 10^9 ohm-cm. Correntes de Eddy resultantes de campos alternados são, portanto, reduzidas ao mínimo, e o alcance de aplicação destes materiais magnéticos é estendido a altas frequências, até microondas. Os ferrites são cuidadosamente fabricados misturando óxidos em pó, compactando e sinterizando a altas temperaturas. Transformadores de alta frequência em televisores e receptores de modulação de frequência são quase sempre feitos com núcleos de ferrite.

4.2 Ferrites Duras

Estes são materiais magnéticos permanentes de cerâmica. A família mais importante de ferrites duras tem a composição básica de MO·Fe2O3, onde M é íon de bário (Ba) ou estrôncio (Sr). Estes materiais possuem uma estrutura hexagonal, sendo de baixo custo e densidade. Os ferrites duras são utilizados em geradores, relés e motores. Aplicações eletrônicas incluem ímãs para altifalantes, campainhas de telefone e receptores. Também são usados em dispositivos de fixação para fechos de portas, selos, trincos e em vários desenhos de brinquedos.

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

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