Por David Weedmark Atualizado em 24 de março de 2022
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Elétrons e Magnetismo
O magnetismo, como a eletricidade, provém, em última análise, dos elétrons – as partículas carregadas negativamente que orbitam o núcleo de um átomo. Cada elétron carrega um pequeno campo magnético, conhecido como momento magnético, decorrente de seu spin intrínseco e movimento orbital. Quando um campo magnético é aplicado, estes momentos podem interagir e alinhar-se, dando origem a efeitos magnéticos observáveis.
O que torna um material magnético?
Embora átomos individuais possam possuir momentos magnéticos, um material como um todo exibe magnetismo apenas quando um número substancial desses momentos coopera. Duas condições principais devem ser atendidas:
1. Elétrons desemparelhados:Em muitos metais, os elétrons se emparelham, de modo que seus momentos magnéticos são cancelados. Se todos os elétrons estiverem emparelhados, o efeito magnético líquido é insignificante, muito parecido com uma linha de locomotivas com metade voltada para o norte e metade voltada para o sul. O ferro, no entanto, contém um grande número de elétrons d desemparelhados, deixando espaço para interações magnéticas.
2. Alinhamento coerente:Mesmo com elétrons desemparelhados, o material deve permitir que muitos momentos apontem na mesma direção. Quando um número suficiente de momentos se alinha paralelamente – como uma frota de locomotivas todas em direção ao norte – o material pode interagir fortemente com um campo magnético externo. Esse comportamento coletivo é o que define uma substância ferromagnética.
Ferro, níquel e cobalto são os elementos ferromagnéticos clássicos, facilmente magnetizados e atraídos por ímãs. Outros materiais, como o manganês, têm electrões desemparelhados, mas não conseguem atingir o alinhamento cooperativo necessário, pelo que permanecem não magnéticos.
O ferromagnetismo é um fenômeno bem estudado na física e na ciência dos materiais. Uma pesquisa publicada no Journal of Applied Physics e em outras fontes revisadas por pares confirma o papel essencial do spin do elétron e das interações de troca na criação de propriedades magnéticas macroscópicas.
