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MAPA – CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA – 54/2024

Imagine que você está em um laboratório de física, rodeado por equipamentos que medem as propriedades magnéticas de diferentes materiais. Diante de você, encontra-se uma amostra de um material ferromagnético, como uma liga de ferro com cobalto ou níquel, materiais conhecidos por sua capacidade de se magnetizar facilmente. Esses materiais são amplamente utilizados em aplicações tecnológicas, como núcleos de transformadores, motores elétricos e dispositivos de armazenamento magnético, devido às suas propriedades únicas. Os materiais ferromagnéticos, compostos por ferro e outras ligas, possuem uma estrutura interna fascinante. Eles são constituídos por milhares de domínios magnéticos, pequenas regiões onde os momentos magnéticos dos átomos estão perfeitamente alinhados em uma mesma direção, gerando um momento magnético líquido significativo em cada domínio. No entanto, quando a amostra está em seu estado não magnetizado, os momentos magnéticos desses domínios estão orientados de maneira aleatória, resultando em um fluxo magnético líquido nulo no material como um todo. Agora, imagine aplicando um campo magnético externo a essa amostra. Gradualmente, os domínios magnéticos começam a se alinhar com a direção do campo aplicado, e o material começa a se magnetizar. Esse processo, no entanto, não é linear. À medida que o campo magnético é aumentado, você notará que a magnetização do material também aumenta, mas de maneira não proporcional. Eventualmente, todos os domínios se alinham completamente, e o material atinge a saturação magnética, onde qualquer aumento adicional no

campo aplicado não resulta em um aumento significativo na magnetização. Quando o campo magnético é reduzido, o material não retorna instantaneamente ao seu estado não magnetizado. Em vez disso, ele retém alguma magnetização remanescente, conhecida como remanência. Para desmagnetizar completamente o material, um campo magnético oposto deve ser aplicado, um processo que é representado graficamente pela curva de histerese. Essa curva ilustra não apenas a capacidade do material de reter magnetização, mas também a energia dissipada durante o ciclo de magnetização e desmagnetização. Dado esse contexto, explique com as suas palavras detalhadamente o comportamento dos materiais ferromagnéticos ao longo da curva de histerese, abordando os seguintes pontos:

a) Domínios Magnéticos: Como a orientação dos domínios muda ao longo do ciclo de magnetização e desmagnetização?

b) Saturação Magnética: O que acontece quando o material atinge a saturação e por que não há um aumento significativo na magnetização mesmo com o aumento do campo aplicado?

c) Perdas por Histerese: Como a área sob a curva de histerese está relacionada às perdas energéticas em materiais ferromagnéticos? Descreva, com suas palavras, cada um desses fenômenos e como eles influenciam a aplicação dos materiais ferromagnéticos em tecnologias modernas.

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