UM EFEITO MECÂNICO QUE ACOMPANHA A MAGNETIZAÇÃO

UM EFEITO MECÂNICO QUE ACOMPANHA A MAGNETIZAÇÃO

Na teoria eletrônica da matéria as propriedades magnéticas dos corpos surgem do movimento dos elétrons constituintes de seus átomos. Sabemos que todos os corpos podem ser divididos de acordo com sua qualidade magnética em três classes: (1) diamagnético, (2) paramagnético e (3) ferromagnético. Os corpos pertencem à classe diamagnética se seus átomos não possuem nenhum eixo magnético resultante. Eles também pertenceriam a esta classe mesmo se possuíssem um eixo magnético resultante desde que este eixo não tivesse tendência a se ajustar em uma direção definida em um campo magnético externo. Por palavra átomo nesta discussão entende-se um átomo magnético; Isto é, a porção mais pequena da matéria em consideração cujas propriedades electrónicas são tais que as propriedades magnéticas do conjunto podem ser construídas pelo empilhamento convenientemente adequado de partículas semelhantes. Os fatos parecem indicar que em muitos casos os átomos magnéticos são os mesmos que os átomos químicos, em outros casos possivelmente não.

As substâncias paramagnéticas e ferromagnéticas parecem resultar quando os átomos constituintes possuem um eixo magnético resultante e também se estabelecem em uma direção definida sob a influência de um campo magnético externo. A diferença entre as duas classes parece depender da magnitude relativa do momento magnético atômico e das forças chamadas em jogo pelo deslocamento dos átomos. Quando as forças de restauração do tipo não magnético devido a um pequeno deslocamento dão origem a um par que é grande em comparação com o exercido pelo campo externo no ímã atômico equivalente, as forças magnéticas à nossa disposição apenas produzirão pequenas rotações dos átomos E estas pequenas rotações serão proporcionais ao campo magnético externo. Para rotações pequenas, a intensidade resultante da magnetização será proporcional à rotação. Assim, a intensidade da magnetização será sempre proporcional ao campo de magnetização sobre a gama de valores destes últimos que são praticáveis; O corpo será assim paramagnético.

As substâncias ferromagnéticas são aquelas para as quais a os pares não são grandes comparados com aqueles do tipo magnético. Em neste caso, podemos aplicar campos externos suficientemente grandes para todos os ímãs atômicos em linha com o campo aplicado. O corpo seu valor máximo ou "saturação" de intensidade de magnetização. Para uma discussão mais completa deste aspecto do assunto o leitor é encaminhado para um artigo de Langevin.

Nesta perspectiva, verifica-se que a distinção entre substâncias paramagnéticas e ferromagnéticas é apenas de grau. Depende apenas da magnitude das forças restauradoras do tipo não magnético em comparação com as forças de deslocamento do tipo magnético. Poderia ser possível que uma substância que fosse em geral paramagnética se tornasse ferromagnética combinando-a com alguma substância que aumentasse a liberdade de movimento de seus átomos. Esta pode ser a explicação do comportamento peculiar das ligas de manganês investigado por Heusler. É óbvio que o caso inverso também é de esperar e pode ser aplicado para explicar o comportamento de algumas das ligas de ferro e de outros metais ferromagnéticos.

Na visão de que tomamos os campos magnéticos resultantes que os átomos de substâncias magnéticas (ao contrário de diamagnéticas) possuem, surgem do movimento de seus elétrons constituintes em órbitas fechadas. Se (e) é a carga em unidades eletromagnéticas transportadas por um elétron que descreve uma órbita que possui simetria aproximadamente circular e está aproximadamente em um plano, então se (a) é a área da órbita e (t) o tempo em que é descrito Pode-se demonstrar que o valor da força magnética, em qualquer ponto cuja distância é considerável em comparação com as dimensões da órbita, calculada em média em uma revolução, é o mesmo que o resultante de um ímã de momento (ea / t) em unidades eletromagnéticas . O íman equivalente passa pelo centro da órbita e é perpendicular ao plano do último. A componente do momento magnético em qualquer direção atribuída é dada pela fórmula (eap / t) onde (a) é a parte resolvida de (a) perpendicular à direção em questão. Se houver (n) das órbitas acima por volume unitário então o componente, na direção considerada, do momento magnético do elemento de volume (dv), suposto conter um grande número deles, é (neap / t)*dv.

Se os azimutes das diferentes órbitas diferirem, então o valor médio de (ap) deve ser tomado na fórmula acima. No caso de uma barra de ferro não magnetizada, uma direção é tão provável quanto outra para o azimute, de modo que o valor médio de (ap) seja igual a zero. Se procede ao cálculo da intensidade de magnetização induzida na substância por um campo externo uniforme na direção de (z), levando em consideração a possível presença de elétrons positivos e negativos em movimento, encontramos:

[pic 1]

Onde as barras indicam valores médios. Aqui (Ms) é o movimento magnético por unidade de volume, e para o lado direito os capitais referem-se aos ions positivos. Nesta fórmula os sinais apropriados devem ser dados a (E), e (e) e também a (Ap) e (ap) de acordo com o sinal da carga e o sentido de rotação. Se houver apenas elétrons negativos em rotação presentes então (Ms) tem o valor dado anteriormente, ou seja, (neap / t)

Procederemos agora a obter uma expressão para o momento de impulso dos elétrons giratórios em torno da direção da força magnética aplicada. Seja a linha sobre a qual o momento de momentum é calculado seja o eixo de (z) para que seja dada pelas equações (x = y = o). Considere qualquer órbita aproximadamente circular, cujas coordenadas de cujo centro são (x, y, z). Deixar as coordenadas do elétron giratório se referir a este centro em qualquer instante seja (?! º) assim suas coordenadas se referem ao ponto no eixo sobre o qual o momento de momentum deve ser tomado são (x, +?, Y +! , Z + º).

Estes são os deslocamentos da partícula, e suas componentes de velocidade são (d? / Dt, d! / Dt e º / dt). O momento de impulso sobre o eixo (z) é assim

[pic 2]

Calculando isso em uma revolução completa, evidentemente os valores médios

Temos

[pic 3]

Assim, o momento médio de impulso sobre qualquer eixo é independente da posição desse eixo, desde que sua direção seja a mesma e seja igual a (2ma / t). Se existirem elétrons revolvendo com cargas positivas e negativas encontramos, com a mesma convenção quanto aos sinais já utilizados, que (U) o momento de momentum por unidade de volume resultante do movimento dos elétrons é dado por