O que é diamagnetismo e materiais diamagnéticos

Os materiais diamagnéticos são repelidos por um campo magnético, o campo magnético aplicado cria neles um campo magnético induzido na direção oposta, causando uma força repulsiva. Por outro lado, materiais paramagnéticos e ferromagnéticos são atraídos por um campo magnético. Para materiais diamagnéticos, o fluxo magnético diminui e para materiais paramagnéticos, o fluxo magnético aumenta.

O fenômeno do diamagnetismo foi descoberto por Sebald Justinus Brugmans, que em 1778 notou que o bismuto e o antimônio eram repelidos por campos magnéticos. O termo diamagnetismo foi cunhado por Michael Faraday em setembro de 1845. Ele percebeu que todos os materiais realmente têm algum tipo de efeito diamagnético em campos magnéticos externos.

O diamagnetismo é provavelmente a forma menos conhecida de magnetismo, apesar do fato de que o diamagnetismo ocorre em quase todas as substâncias.

Estamos todos acostumados com a atração magnética por causa da frequência com que materiais ferromagnéticos e porque eles têm uma enorme suscetibilidade magnética.Por outro lado, o diamagnetismo é quase desconhecido na vida cotidiana porque os materiais diamagnéticos em geral têm muito pouca suscetibilidade e, portanto, as forças repulsivas são quase desprezíveis.

O fenômeno do diamagnetismo é uma consequência direta da as ações das forças de Lenzocorre quando uma substância é colocada em um espaço onde há campos magnéticos. As substâncias diamagnéticas causam o enfraquecimento de qualquer campo magnético externo em que estejam localizadas. O vetor de campo Lenz é sempre direcionado contra o vetor de campo aplicado externamente. Isso é verdade em qualquer direção, independentemente da orientação do corpo diamagnético em relação ao campo aplicado.

Qualquer corpo feito de material diamagnético não apenas enfraquece o campo externo devido à influência da reação de Lenz, mas também sofre a ação de uma certa força se o campo externo não for uniforme no espaço.

Essa força, que depende da direção do gradiente do campo e é independente da direção do próprio campo, tende a mover o corpo da região de campo magnético relativamente forte para a região de campo mais fraco – onde as mudanças nas órbitas dos elétrons serão mínimo.

A força mecânica que atua sobre um corpo diamagnético em um campo magnético é uma medida das forças atômicas que tendem a manter os elétrons orbitais em órbitas esféricas.

Todas as substâncias são diamagnéticas porque seus constituintes básicos são átomos com elétrons orbitais… Algumas substâncias criam campos de Lenz e campos de spin. Devido ao fato de que os campos de spin são geralmente muito mais fortes que os campos de Lenz, quando ocorrem campos de ambos os tipos, os efeitos devidos aos campos de spin geralmente predominam.

O diamagnetismo resultante de mudanças nas órbitas dos elétrons é geralmente fraco porque os campos locais que atuam nos elétrons individuais são muito mais fortes do que os campos externos aplicados, que tendem a mudar as órbitas de todos os elétrons. Como as mudanças orbitais são pequenas, a reação de Lenz associada a essas mudanças também é pequena.

Ao mesmo tempo, o diamagnetismo é devido ao movimento aleatório elementos de plasma, manifesta-se muito mais fortemente do que o diamagnetismo associado a uma mudança nas órbitas dos elétrons, uma vez que os íons e elétrons do plasma não sofrem a ação de grandes forças de ligação... Nesse caso, campos magnéticos relativamente fracos alteram significativamente as trajetórias das partículas.

O diamagnetismo de muitas partículas microscópicas individuais movendo-se ao longo de trajetórias de diferentes tipos pode ser considerado como resultado da influência do circuito de corrente equivalente ao redor do corpo cuja substância contém essas partículas. A medição desta corrente permite quantificar o diamagnetismo.

Levitação diamagnética:

Alguns exemplos de materiais diamagnéticos são água, o metal bismuto, hidrogênio, hélio e outros gases nobres, cloreto de sódio, cobre, ouro, silício, germânio, grafite, bronze e enxofre.

Em geral, o diamagnetismo é praticamente invisível, exceto para os chamados supercondutores… Aqui o efeito diamagnético é tão forte que supercondutores até se movem sobre um ímã.

A demonstração da levitação diamagnética utilizou uma placa de grafite pirolítica – é um material altamente diamagnético, ou seja, um material com suscetibilidade magnética muito negativa.

Isso significa que na presença de um campo magnético, o material fica magnetizado, criando um campo magnético oposto que faz com que o material seja repelido pela fonte do campo magnético. É o contrário do que acontece com os materiais paramagnéticos ou ferromagnéticos que são atraídos por fontes de campo magnético (por exemplo, ferro).

Grafite pirolítica, um material com uma estrutura especial que lhe confere grande diamagnetismo. Isso, combinado com sua baixa densidade e os fortes campos magnéticos que são obtidos com ímãs de neodímio, torna visível o fenômeno como está nessas fotos.

Foi confirmado experimentalmente que os materiais diamagnéticos têm:

• A permeabilidade magnética relativa é menor que um;
• Indução magnética negativa;
• Suscetibilidade magnética negativa, praticamente independente da temperatura.

Em temperaturas abaixo das temperaturas críticas, durante a transição de uma substância para um estado supercondutor, torna-se um diamagneto ideal:Efeito Meissner e seu uso