MATERIAIS ELÉTRICOS - MEL Materiais Magnéticos Prof. Fabiano F. Andrade 2010 Roteiro da Aula Imãs Naturais e Imãs Artificiais Classificação dos Materiais Magnéticos Características Relevantes Curva de Magnetização e Laços de Histerese Influência da Temperatura Propriedades x Finalidades (quadro) Perdas por Histerese e Correntes Parasitas (quadro) Aplicações dos Materiais Magnéticos (apostila) Referências: Callister (2007), Padilha (1997) e apostila da UFU Prof. Carlos Tavares. Prof. Fabiano F. Andrade 2010 2
Imãs Naturais e Imãs Artificiais Imãs naturais: são minerais encontrados na natureza com propriedades magnéticas, como a Magnetita, que é um óxido de Ferro (Fe3O4). Imãs artificiais são elementos com corpo de material ferromagnético que adquirem propriedades magnéticas quando submetidos à um intenso campo magnético, por fricção com um íman natural ou pela ação de correntes elétricas (eletromagnetismo). um imã permanente é feito de aço magnetizado (ferro com alto teor de carbono), afim de manter permanentemente seu poder magnético. um imã temporal é temporariamente magnetizado por uma fonte de ondas eletromagnéticas (ferro com maixo teor de carbono) Prof. Fabiano F. Andrade 2010 3 Classificação dos Materiais Magnéticos Ao aplicarmos um campo magnético externo, os domínios se alinham na direção deste campo e podem permanecer ou não alinhados depois de retirarmos o campo: Duros: são aqueles que ao retirarmos o campo magnético externo, o alinhamento dos domínios permanece. Moles, macios ou doces: o alinhamento dos domínios desaparece ao retirarmos o campo magnético externo. Prof. Fabiano F. Andrade 2010 4
Classificação dos Materiais Magnéticos Fisicamente, os materiais magnéticos podem ser classificados, quanto à permeabilidade, como: Ferromagnéticos (ferro, níquel, cobalto, aço) caracterizamse por uma magnetização espontânea e totalmente independente de campos magnéticos externos. possuem uma permeabilidade magnética (μ) centenas ou milhares de vezes, maior que a do vácuo (μo) a grandeza desta magnetização depende da temperatura, que se ficar acima da crítica (conhecida por Temperatura de Curie - variável para cada material: ferro 7700C, cobalto 7700C, níquel 3650C) o material perde suas propriedades magnéticas estes materiais a provocam oca uma forte concentração das linhas de fluxo do campo que os interceptam. Prof. Fabiano F. Andrade 2010 5 Classificação dos Materiais Magnéticos Diamagnéticos: Estes materiais afastam ligeiramente as linhas de fluxo que os interceptam. A direção do campo adicional (formado através da teoria dos domínios) é oposta à do campo externo fazendo com que o campo resultante seja menor que o campo externo. Sua permeabilidade magnética é menor que a do vácuo. exemplos: vidro, água, antimônio, bismuto, chumbo, cobre, gases raros. Prof. Fabiano F. Andrade 2010 6
Classificação dos Materiais Magnéticos Paramagnéticos: estes materiais tendem a concentrar ligeiramente as linhas de fluxo que os interceptam. A direção do campo adicional é a mesma do campo externo, portanto, o campo resultante é maior que o campo externo. Sua permeabilidade magnética é ligeiramente maior que a do vácuo. exemplos: oxigênio, sódio, sais de ferro e de níquel, alumínio, silício. Prof. Fabiano F. Andrade 2010 7 Exemplos de Permeabilidade Magnética Ferromagnéticos Paramagnéticos Diamagnéticos O bismuto apresenta uma variação em sua resistência elétrica quando atravessado pelo fluxo magnético, sendo por isso aproveitado em instrumentos de medição de campo magnético Prof. Fabiano F. Andrade 2010 8
Características Relevantes Retentividade: representa a capacidade de um material reter mais ou menos o magnetismo. O aço, por exemplo, possui maior retentividade do que o ferro doce. Relutância: quantifica o nível de oposição ao estabelecimento do fluxo no circuito magnético imposta por um material. a relutância pode ser obtida a partir das características magnéticas e geométricas do material, conforme: Prof. Fabiano F. Andrade 2010 9 Características Relevantes Permeância: é a recíproca da relutância, ou seja, uma espécie de medida do nível de facilitação ao estabelecimento do fluxo no circuito magnético de um material (análogo à condutância). Permeabilidade: medeéograudemagnetização magnetização de um material em resposta a um campo magnético. a permeabilidade é função da temperatura e da intensidade de campo magnético aplicado. A permeabilidade relativa, por vezes escrita com o símbolo μr e frequentemente apenas com μ, é a razão entre a permeabilidade absoluta e a permeabilidade do vácuo μ o. 0 4 10 Prof. Fabiano F. Andrade 2010 10 7
Curva de Magnetização por Ciclamento Prof. Fabiano F. Andrade 2010 11 Curva de Magnetização e Laços de Histerese Prof. Fabiano F. Andrade 2010 12
Clico de Histerese Prof. Fabiano F. Andrade 2010 13 Influência da Temperatura Temperatura de Curie Prof. Fabiano F. Andrade 2010 14
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