Momento magnético

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Eletromagnetismo
Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética circularmente polarizada.
Eletrostática Carga elétrica Eletricidade Lei de Coulomb Campo elétrico Fluxo elétrico Lei de Gauss Potencial elétrico Potência elétrica Indução eletrostática Momento do dipolo elétrico Densidade de polarização Lei de Ohm
História História da Física
Magnetostática Lei de Ampère Corrente elétrica Campo magnético Magnetismo Magnetização Fluxo magnético Lei de Biot–Savart Momento magnético Polarização dielétrica Lei de Gauss para o magnetismo Força magnética
Eletrodinâmica Espaço livre Força de Lorentz Força eletromotriz Indução eletromagnética Lei da indução de Faraday Lei de Lenz Corrente de deslocamento Equações de Maxwell Campo eletromagnético Radiação eletromagnética Potenciais de Liénard-Wiechert Tensor de Maxwell
Circuitos elétricos Circuito elétrico Circuito RC Circuito RLC Circuito LC Frequência de ressonância Condução elétrica Resistência elétrica Capacitância Indutância Impedância elétrica Cavidade ressonante Guias de onda Fasor Capacitor
Físicos James Clerk Maxwell Heinrich Hertz Alessandro Volta Michael Faraday Charles de Coulomb Hans Christian Ørsted Nikola Tesla André-Marie Ampère Carl Friedrich Gauss Hendrik Lorentz

Em física, o momento magnético ou momento de dipolo magnético de um elemento pontual é um vetor que, em presença de um campo magnético (inerentemente vectorial), relaciona-se com o torque de alineação de ambos vectores no ponto no qual se situa o elemento . O vector de campo magnético a utilizar-se é o B denominado como Indução Magnética ou Densidade de Fluxo Magnético cuja magnitude é o Weber por metro quadrado.

Em física, astronomia, química e engenharia elétrica, o termo momento magnético de um sistema (tal como um laço de corrente elétrica, uma barra de magneto, um eletrão, uma molécula, ou um planeta) normalmente refere-se a seu momento dipolo magnético, e é uma medida da intensidade da fonte magnética. Especificamente, o momento dipolo magnético quantifica a contribuição do magnetismo interno do sistema ao campo magnético dipolar externo produzido pelo sistema (i.e. o componente do campo magnético externo que atua ao inverso da distância ao cubo).

Qualquer campo magnético dipolar é simétrico no que diz respeito às rotações em torno de um eixo particular, conseqüentemente é habitual descrever o momento de dipolo magnético que cria um campo como um vector com uma direção ao longo deste eixo. Para quadripolar, octopolar, e momentos magnéticos multipolos de mais alta ordem (ver expansão multipolo).

Relações físicas

A relação é:

<math>\boldsymbol{\tau} = \boldsymbolPredefinição:\mu \times \mathbf{B}</math>

Onde <math>\boldsymbol{\tau}</math> é o torque, <math>\boldsymbol\mu</math> é o momento magnético, e <math>\mathbf{B}</math> é o campo magnético. O alinhamento do momento magnético com o campo cria uma diferença na energia potencial U:

<math>U = - \boldsymbol{\mu} \cdot \mathbf{B}</math>

Um dos exemplos mais simples de momento magnético é o de uma espiral condutora da electricidade, com intensidade I e área A, para a qual a magnitude é:

<math>\boldsymbol{\mu} = I \mathbf{A}</math>

Momento magnético de spin

Os electrões e muitos núcleos atómicos também têm momentos magnéticos intrínsecos, cuja explicação requer tratamento mecânico quântico e que se relaciona com o momento angular das partículas. São estes momentos magnéticos intrínsecos os que dão lugar a efeitos macroscópicos de magnetismo, e a outros fenómenos como a ressonância magnética nuclear.

O momento magnético de spin é uma propriedade intrínseca ou fundamental das partículas, como a massa ou a carga eléctrica. Este momento está relacionado com o fato de que as partículas elementares têm momento angular intrínseco ou spin, para partículas carregadas isso leva inevitavelmente a que se comportem de modo similar a um pequeno circuito com cargas em movimento. Entretanto, também existem partículas neutras sem carga eléctrica como o neutrão que não possuem que embora tenham momento magnético (de fato o neutrão não é considerado realmente elementar senão formado por três quarks carregados).

Momento magnético <math>\mu</math> de algumas partículas elementares

Partícula	Momento dipolo magnético em unidades SI, <math>\mu</math> (10−27 J/T)	Spin (adimensional)
eletrão	-9284.764	1/2
protão	14.106067	1/2
neutrão	-9.66236	1/2
muão	-44.904478	1/2
deuterão	4.3307346	1
trítio	15.046094	1/2

Momento magnético do eletrão

O momento (dipolar) magnético de um electrão é:

<math> \boldsymbol{\mu} = -g_s \mu_B (\boldsymbol{s} / \hbar) </math>

onde

<math>\mu_B\,\!</math> é o magnetão de Bohr,

<math>g_s \approx 2</math> [a teoria clássica prediz que <math>g_s = 1\,\!</math>; um grande êxito da equação de Dirac foi a predicção de que <math>g_s = 2\,\!</math>, que está muito próximo do valor exacto (que é ligeiramente superior a dois; esta última correcção se deve aos efeitos quânticos do campo eletromagnético)].

Momento magnético orbital

Certas disposições orbitais, com degeneração tripla ou superior, implicam um momento magnético adicional, pelo movimento dos electrões como partículas carregadas. A situação é análoga à da espiral condutora apresentada aciba, mas exige um tratamento quântico.

Os compostos dos diferentes metais de transição apresentam muitos momentos magnéticos diversos, mas é possível encontrar um intervalo típico para cada metal em cada estado de oxidação, tendo em conta, entretanto, se é de spin alto ou baixo.

Momentos magnéticos típicos de diversos complexos metálicos, comparados com o momento magnético de spin.

Metal de transição	<math>\mu_{eff} / (M.B.)</math>	<math>\mu_{es} / (M.B.)</math>
Vanádio (IV)	1.7-1.8	1.73
Cromo (III)	3.8	3.87
Ferro (III) (spin alto)	5.9	5.92
Manganês (II) (spin alto)	5.9	5.92
Ferro (II) (spin alto)	5.1-5.5	4.90
Ferro (II) (spin baixo)	0	0
Cobalto (II) (spin alto)	4.1-5.2	3.87
Níquel (II)	2.8-3.6	2.83
Cobre (II)	1.8-2.1	1.73

Ver também

• Magnetão de Bohr

Ligações externas

• Base de Dados Engenharia da USP (EESC-USP) Escola de Engenharia de São Carlos - EESC/USP
• Campo da Matéria Magnetizada - Notas de Aula 2 - Valdir Bindilatti
• INTRODUÇÃO AO MAGNETISMO Miguel A. Novak - IF-UFRJ