Permeabilidade magnética

Permeabilidade magnética é uma importante constante de proporcionalidade do eletromagnetismo clássico que relaciona a medida da magnetização produzida em um material em resposta a um campo magnético aplicado a ele. O termo foi cunhado pelo físico-matemático britânico William Thomson (mais conhecido como Lord Kelvin) em 1872.

Alguns materiais, como o ferro puro, têm alta facilidade de serem magnetizados, e, por isso, têm alto valor de permeabilidade magnética. Outros materiais, no entanto, têm uma permeabilidade magnética praticamente igual à do vácuo, como a madeira, o ar e a água.

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Resumo sobre permeabilidade magnética

• A permeabilidade magnética relaciona o campo magnético no interior de um objeto devido ao campo magnetizante exterior ao objeto.
• Fórmulas da permeabilidade magnética: \(\mu = \frac{B}{H}\) e \(\mu = \mu_0 \cdot (1 + \chi_m) \)
• O valor da permeabilidade magnética depende diretamente do material que é feito o objeto a ser magnetizado.
• Valor da permeabilidade magnética do vácuo: \(\mu_0 = 4 \cdot \pi \cdot 10^{-7}\ \text{H/m} \)
• Materiais como o metal amorfo e o ferro puro têm alta permeabilidade magnética, enquanto materiais como a água e o ar têm permeabilidade próxima à do vácuo.
•  Os supercondutores têm permeabilidade magnética igual a zero.

O que é permeabilidade magnética?

A permeabilidade magnética μ  é uma constante física de proporcionalidade que relaciona o campo magnético B  no interior de um objeto devido ao campo magnetizante H  exterior ao objeto. Para meios lineares, ela é dada pela seguinte relação:

\(\mu = \frac{B}{H}\)

Assim, a permeabilidade magnética é uma forma de se medir a facilidade ou dificuldade de um material em ser magnetizado. Dessa forma, ela é uma constante que dependerá diretamente do material que é feito o objeto a ser magnetizado. Em unidades do S.I., a permeabilidade magnética é medida em henries por metro (H/m).

Permeabilidade magnética do vácuo

Outra relação da permeabilidade magnética para um meio magnético linear, homogêneo e isotrópico é dada pela fórmula:

\(\mu = \mu_0 \cdot (1 + \chi_m) \)

Em que μ₀ é a constante física conhecida como permeabilidade magnética do vácuo e χ_m é a suscetibilidade magnética, uma medida do quanto um material se tornará magnetizado em um campo magnético aplicado. Portanto, note que, na ausência de um meio material, ou seja, no vácuo, χ_m = 0 , então:

\(\mu = \mu_0 \cdot (1 + 0)\\ \mu = \mu_0 \cdot 1\\ \mu = \mu_0 \)

Assim, no vácuo, o valor da permeabilidade magnética será exatamente a permeabilidade magnética do vácuo, também chamada de permeabilidade magnética do espaço livre.

Valor da permeabilidade magnética

O valor da permeabilidade magnética do vácuo é:

\(\mu_0 = 4 \cdot \pi \cdot 10^{-7}\ \text{H/m} \)

Ou mais especificamente:

μ₀=1,256637061⋅10^-6 H / m

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Tabela de permeabilidade magnética

A seguir, separamos os valores da permeabilidade magnética de 10 diferentes materiais:

Note que alguns materiais, como o metal amorfo e o ferro puro, têm uma permeabilidade magnética extremamente elevada, enquanto alguns materiais, como a madeira, o ar, o cobre e a água, têm uma permeabilidade muito próxima da permeabilidade magnética do vácuo.

Já o caso do supercondutor é especial. Supercondutores são materiais capazes de conduzir eletricidade sem oferecer qualquer tipo de resistência assim que atingem uma temperatura muito baixa, conhecida como temperatura crítica. Além disso, eles fazem com que as linhas de campo magnético não sejam capazes de penetrá-los, tornando sua permeabilidade magnética igual a zero. Com essa curiosa propriedade, os supercondutores podem ser usados para a levitação magnética conhecida como o efeito Meissner.

Fontes:

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.

GRIFFITHS, David J. Introduction To Electrodynamics. 4 ed. Addison-Wesley, 2012.