O QUE É PERMEABILIDADE RELATIVA? - FISICA - 2024

A permeabilidade relativa é a medida da capacidade de um meio material, ser atravessado por um riacho sem perder suas características - em relação a outro material que serve de referência. É calculado como a razão entre a permeabilidade do material em estudo e do material de referência. Portanto, é uma quantidade que carece de dimensões.

De modo geral, falando de permeabilidade, pensamos em um fluxo de fluidos, geralmente água. Mas também existem outros elementos capazes de passar por substâncias, por exemplo, campos magnéticos. Neste caso, falamos de permeabilidade magnética e permeabilidade magnética relativa.

O níquel tem uma alta permeabilidade magnética relativa, razão pela qual as moedas aderem fortemente ao ímã. Fonte: Pixabay.com.

A permeabilidade dos materiais é uma propriedade muito interessante, independentemente do tipo de fluxo que passe por eles. Graças a ele, é possível antecipar como esses materiais se comportarão em circunstâncias muito diversas.

Por exemplo, a permeabilidade dos solos é muito importante ao construir estruturas como ralos, pavimentos e muito mais. Mesmo para as lavouras, a permeabilidade do solo é relevante.

Para a vida, a permeabilidade das membranas celulares permite que a célula seja seletiva, permitindo a passagem de substâncias necessárias, como nutrientes, e rejeitando outras que possam ser prejudiciais.

Quanto à permeabilidade magnética relativa, ela nos dá informações sobre a resposta dos materiais aos campos magnéticos causados ​​por ímãs ou fios energizados. Esses elementos são abundantes na tecnologia que nos rodeia, por isso vale a pena investigar quais os efeitos que eles têm nos materiais.

Permeabilidade magnética relativa

Uma aplicação muito interessante das ondas eletromagnéticas é facilitar a exploração do petróleo. Baseia-se em saber o quanto a onda é capaz de penetrar no subsolo antes de ser atenuada por ele.

Isso dá uma boa ideia do tipo de rocha que está em um determinado local, uma vez que cada rocha possui uma permeabilidade magnética relativa diferente, dependendo de sua composição.

Como foi dito no início, sempre que falamos de permeabilidade relativa, o termo "relativa" exige a comparação da magnitude em questão de um determinado material, com a de outro que sirva de referência.

Isso é sempre aplicável, independentemente de se tratar de permeabilidade a um líquido ou a um campo magnético.

O vácuo tem permeabilidade, uma vez que as ondas eletromagnéticas não têm problemas em viajar para lá. É uma boa ideia tomar isso como um valor de referência para encontrar a permeabilidade magnética relativa de qualquer material.

A permeabilidade do vácuo não é outra senão a conhecida constante da lei de Biot-Savart, que é usada para calcular o vetor de indução magnética. Seu valor é:

Essa magnitude descreve como a resposta magnética de um meio é comparada à resposta no vácuo.

Agora, a permeabilidade magnética relativa pode ser igual a 1, menor que 1 ou maior que 1. Isso depende do material em questão e também da temperatura.

• Obviamente, se μ _r = 1 o meio é o vácuo.
• Se for menor que 1, é um material diamagnético
• Se for maior que 1, mas não muito, o material é paramagnético
• E se for muito maior que 1, o material é ferromagnético.

A temperatura desempenha um papel importante na permeabilidade magnética de um material. Na verdade, esse valor nem sempre é constante. À medida que a temperatura de um material aumenta, ele se torna internamente desordenado e, portanto, sua resposta magnética diminui.

Materiais diamagnéticos e paramagnéticos

Os materiais diamagnéticos respondem negativamente aos campos magnéticos e os repelem. Michael Faraday (1791-1867) descobriu essa propriedade em 1846, quando descobriu que um pedaço de bismuto era repelido por qualquer um dos pólos de um ímã.

De alguma forma, o campo magnético do ímã induz um campo na direção oposta dentro do bismuto. No entanto, essa propriedade não é exclusiva deste elemento. Todos os materiais têm até certo ponto.

É possível mostrar que a magnetização líquida em um material diamagnético depende das características do elétron. E o elétron é parte dos átomos de qualquer material, então todos eles podem ter uma resposta diamagnética em algum ponto.

Água, gases nobres, ouro, cobre e muitos mais são materiais diamagnéticos.

Por outro lado, os materiais paramagnéticos têm algumas magnetizações próprias. É por isso que eles podem responder positivamente ao campo magnético de um ímã, por exemplo. Eles têm uma permeabilidade magnética semelhante ao valor de μ _ou.

Perto de um ímã, eles também podem ficar magnetizados e se tornarem ímãs por conta própria, mas esse efeito desaparece quando o ímã real é removido da vizinhança. Alumínio e magnésio são exemplos de materiais paramagnéticos.

Os materiais verdadeiramente magnéticos: ferromagnetismo

As substâncias paramagnéticas são as mais abundantes na natureza. Mas existem materiais que são facilmente atraídos por ímãs permanentes.

Eles são capazes de adquirir magnetização por conta própria. Estes são ferro, níquel, cobalto e terras raras como gadolínio e disprósio. Além disso, algumas ligas e compostos entre esses e outros minerais são conhecidos como materiais ferromagnéticos.

Este tipo de material experimenta uma resposta magnética muito forte a um campo magnético externo, como um ímã, por exemplo. É por isso que as moedas de níquel grudam nos ímãs em barra. E, por sua vez, os ímãs em barra aderem às geladeiras.

A permeabilidade magnética relativa dos materiais ferromagnéticos é muito maior do que 1. No interior, eles têm pequenos ímãs chamados dipolos magnéticos. Conforme esses dipolos magnéticos se alinham, eles intensificam o efeito magnético dentro dos materiais ferromagnéticos.

Quando esses dipolos magnéticos estão na presença de um campo externo, eles se alinham rapidamente com ele e o material adere ao ímã. Embora o campo externo seja suprimido, afastando o ímã, uma magnetização remanescente permanece dentro do material.

As altas temperaturas causam desordem interna em todas as substâncias, produzindo o que é chamado de "agitação térmica". Com o calor, os dipolos magnéticos perdem o alinhamento e o efeito magnético desaparece.

A temperatura de Curie é a temperatura na qual o efeito magnético desaparece completamente de um material. Nesse valor crítico, as substâncias ferromagnéticas tornam-se paramagnéticas.

Dispositivos para armazenar dados, como fitas magnéticas e memórias magnéticas, fazem uso do ferromagnetismo. Também com esses materiais, ímãs de alta intensidade são fabricados com muitos usos em pesquisas.

Referências

1. Tipler, P., Mosca G. (2003). Física para Ciência e Tecnologia, Volume 2. Editorial Reverte. Páginas 810-821.
2. Zapata, F. (2003). Estudo das mineralogias associadas ao poço de petróleo Guafita 8x pertencente ao campo Guafita (Estado de Apure) usando medidas de sensibilidade magnética e espectroscopia Mossbauer. Tese de graduação. Universidade Central da Venezuela.