Em uma visão microscópica, as propriedades magnéticas dos materiais estão associadas ao comportamento dos momentos magnéticos de seus átomos. O momento magnético global, (ou líquido) de um átomo é a soma dos momentos magnéticos de seus elétrons. Cada elétron num átomo possui momento magnético advindo de duas fontes:

• movimento do elétron em torno do núcleo: momento angular orbital (L).
• movimento ao redor de seu próprio eixo: momento angular de spin (S).

Em uma visão macroscópica, o momento magnético por unidade de volume representa a magnetização de um material (M = dμ/dV – termos em negrito representam vetores). Alguns materiais só apresentam magnetização na presença de um campo magnético externo (H), como é o caso dos diamagnéticos e paramagnéticos. E dependendo do comportamento de cada material na presença de um campo magnético externo, eles se dividem em:

• Diamagnéticos: Na ausência de um campo magnético externo (H), os átomo desse material tem momento magnético total igual a zero, ou seja, não possuem momento de dipolo magnético permanente ou intrínseco. Na presença de um campo magnético externo (H), surge no material dipolos magnéticos induzidos, que se alinham no sentido oposto à H. Se H for não uniforme, o material é repelido por H (Ex: cobre, ouro, água pura, compostos orgânicos).
• Paramagnéticos: Na ausência de um campo magnético externo (H), os átomo desse material apresentam momento magnético total não nulo, ou seja, possuem momento de dipolo magnético permanente, mas esses estão alinhados aleatoriamente entre si (M = 0 soma vetorial). Na presença de um campo magnético externo (H), os dipolos magnéticos alinham no mesmo sentido de H. Se H for não uniforme, o material é atraído por H (Ex: oxigênio, alumínio, platina). Quando o campo externo é desligado, o material volta a se desmagnetizar espontaneamente.
• Ferromagnéticos: Na ausência de um campo magnético externo (H), esses materiais possuem momentos magnéticos alinhados dentro de certos domínios. Aplicando-se um campo magnético externo (H), os dipolos dentro dos domínios magnéticos se alinham no mesmo sentido de H, gerando uma magnetização. Quando o campo externo é desligado, o material não volta a se desmagnetizar espontaneamente. Para desmagnetizar tais materiais é necessário aplicação de campo, ou agitação térmica, ou pressão mecânica, etc. (Ex: ferro, cobalto, níquel, FeNi).

A CURVA DE MAGNETIZAÇÃO

O comportamento de M x H é descrito por uma curva de magnetização (Figura 1). Em materiais diamagnéticos e paramagnéticos isotrópico e lineares, M é proporcional a H, e o coeficiente de proporcionalidade é a susceptibilidade magnética (X_m). A susceptibilidade magnética mede a capacidade de um material magnetizar-se sob a ação de um campo externo. Abaixo a equação:

_{Figura 1: Curva de magnetização para materiais diamagnéticos (azul), paramagnéticos (vermelho) e ferromagnéticos (verde) (Fonte: uploaded by H. B. de Carvalho).}

No sistema S.I., a magnetização M e a excitação magnética H têm a mesma unidade. A susceptibilidade magnética, que não é mais do que uma relação entre essas duas grandezas, não tem unidade (grandeza adimensional).

Em ferromagnéticos, M não é proporcional a H. A curva M x H é não linear, conhecida por histerese magnética (Figura 2). A suceptibilidade magnética varia e inicialmente é elevada (~10³). A suceptibilidade magnética inicial em ferromagnéticos e dada por:

_{Figura 2: Curva de histerese típica de materiais ferromagnéticos. Nela é possível observar a variação da magnetização em função do campo aplicado. (Fonte: L. M. Holanda 2020).}

Na Figura 2, observamos a curva de histerese típica de materiais ferromagnéticos. E abaixo, vamos descrever o que ocorre ponto a ponto da curva:

• Em H=0 e M=0 o material está não magnetizado.
• Em M=Ms todos os dipolos se alinham com o campo externo (H), atingindo a magnetização de saturação (Ms).
• Diminuindo H até H=0 e M=Mr o material permanece com uma magnetização residual (Mr) ou magnetização remanente.
• Aumentando o módulo do campo externo até H=Hc, atinge-se M=0, onde Hc é o campo necessário para desmagnetizar o material (campo coercivo).

_{Fonte: W. Callister and D. Rethwisch, Materials science and engineering: an introduction, 7a New York: John Wiley & Sons, 2007.} | _{Eisberg, Robert; Resnick, Robert, Física Quântica, Átomos, Molécluas, Sólidos, Núcleos e Partículas, 13ª edição, Editora Campus – 1979}.