Na primeira parte deste trabalho propomos uma aproximacão de campo médio dinâmico para analisar modelos de Ising com elementos e aleatoriedade definidos por distribuicões de probabilidades discretas. Analisamos o modelo com campo aleatório (S = 1/2), com interações aleatórias (S = 1/2), com diluição de sítios (S = 1/2) e com anisotropia aleatória (S = 1), obtendo  os respectivos diagramas de fases.   Na segunda parte analisamos modelos de vidros de spin (S= 3/2) com anisotropia de campo cristalino. Estudamos o modelo de van Hemmen, e o modelo clássico à la Sherrington e Kirkpatrick dentro do esquema de réplicas simétricas, obtendo os  diagramas de fases correspondentes. / In the first part of this work we propose a dynamical mean field approximation to analyse Ising models with elements of randomnss, defined by discret probability functions. We have analysed the random field model (S = 1/2); the random bond model (S = 1/2); the site diluted model (S = 3/2) and the random crystal field model (S = 1), obtaining the respective phase diagrams.   In the second part we have analysed spinglass models (S = 3/2) in the presence of a crystal field. We have studied the van Hemmen and the classic spin glass model à la Sherrington and Kirkpatrick, using replica symmetric scheme, to obtain the corresponding phase diagrams.

Esta dissertação tem como objetivo o projeto de um mancal magnético para rodas de reação com aplicação na malha de controle de atitude de satélites. Mancais magnéticos são alternativas aos mancais tradicionais tais como os de esferas ou de lubrificação seco pois trabalham sem contato mecânico entre o rotor e o estator, minimizando assim a fricção entre ambas as partes. Além da minimização do atrito, o ganho em confiabilidade e vida útil da roda de reação é considerável por não apresentar desgastes mecânicos. Devido às consequências de qualquer fricção no movimento relativo entre a inércia (parte rotativa da roda de reação) e o satélite, o mancal torna-se um componente crítico da roda de reação. A fricção se traduz não apenas num maior consumo de potência elétrica, como também na introdução de uma zona morta de atuação em torque, bem como na limitação da vida útil da roda de reação devido ao gradual desgaste do mancal. O mancal proposto possui dois graus de liberdade axiais ativamente controlados e faz uso de ímãs para a estabilização passiva dos demais graus de liberdade. Ao longo do desenvolvimento são apresentados modelos não lineares dos campos magnéticos e das forças atuantes no mancal são encontrados. Com esses modelos, uma otimização é realizada a fim de encontrar melhores características. Um modelo não linear da dinâmica do rotor é desenvolvido e um controle PID capaz de estabilizar o rotor em seu ponto de equilíbrio é apresentado com o objetivo de demonstrar a viabilidade da topologia proposta. / The main objective of this work is to project a magnetic bearing for reaction wheels with application in satellite attitude control. Magnetic bearings are alternatives to traditional bearings such as ball or dry lubrication because they work without mechanical contact between the rotor and the stator thereby minimizing friction between both parts. In addition to minimizing friction, the gain in reliability and lifetime of the reaction wheel is considerable as a consequence of the absence of wear. Because of the consequences of any friction in the relative movement between the inertia (of the reaction wheel) and the satellite ( which is rigidly connected to the satellite body), the bearing becomes a critical component of the reaction wheel. The friction gives rise not only to a greater consumption of electric power, as well as the introduction of a torque dead zone operation, in a reduced lifetime of the reaction wheel due to gradual wear of the bearing. The proposed bearing has two axial degrees of freedom actively controlled and makes use of magnets for the passive stabilization of other degrees of freedom. Nonlinear models of magnetic fields and forces acting on the bearing are presented. With these models, an optimization is performed to find the best bearing characteristics. A nonlinear model rotor dynamics is developed and a PID control capable of stabilizing the active degrees of freedom presented.

Neste trabalho, descrevemos um espectrômetro ótico para medidas de Dicroismo Circular Magnético (DCM), utilizado nas seguintes experiências: 1) Medidas de tempo de relaxação spin-rede (T1) para centros F em NaCl, NaBr, CsBr e CsCl, a temperatura de 1,8&#176K em campos magnéticos até 17000Gs. Verificamos a validade da teoria da referência (8) para explicar as diferenças observadas, no comportamento de \'T IND.1\', para halogenetos com diferentes íons alcalinos, bem como diferentes estruturas. Comprovamos que a interação hiperfina ainda continua a ser o mecanismo mais importante para esses centros. Verificamos também que, para temperaturas entre 6&#176K e l5&#176K, os valores de experimentais para T1, em KBr, concordam razoavelmente com a teoria da referência (21). Esta terapia é uma extensão daquela da referência (8). 2) Espectros de DCM para KCl: Co++ e CaF2: Co++ foram obtidos para campos magnéticos ate 56KGs e temperaturas entre 1,8&#176K e 4,2 &#176K. Os resultados obtidos mostraram ser concordantes com a hipótese dos centros Co++ ocuparem sítios intersticiais na rede de KCl. / In this work we describe a Magnetic Circular Dicroism Spectrometer wich was used in the following experiments: 1) We measured the spin-lattice relaxation time (T1) for F centers in NaCl, NaBr, CsBr and CsCl, at 1,8&#176K in magnetic fields up to 15000Gs. We verified the suitability of the theory of ref.(O8) to explain the differences observed for halides of differents alkali ions as well as for different structures. This proves that the hyperfine interaction is the most important mechanism for this kind of centers. We also verified that, for temperatures between 6&#176K and l5&#176K, T1, the T1 experimental values fits the theory of ref.(21) reasonably well ,for F centers in KBr. This theory is an extension of that of ref.(8). 2) We obtained the MCD spectra for KCl: Co++ and CaF2: Co++ in different magnetic fields up to 56KGs, and in temperature range between 1,8 &#176K and 4,2&#176K. Our results are consistent with the assumption that Co++ centers are intersticial in KCl lattice.

O objetivo do trabalho é analisar o comportamento do Conteúdo Eletrônico Total (TEC) de uma forma global (macro) e através deste estudo, ter-se um melhor conhecimento da ionosfera para um futuro estudo de modelagem do conteúdo eletrônico de forma global e regional (América do Sul), que poderá ser usado em receptores GPS diminuindo assim o erro de atraso devido à ionosfera para aplicações que exijam alta acurácia. Para isso aplicativos foram desenvolvidos para o estudo da ionosfera através do TEC, possibilitando o conhecimento de seu comportamento durante quase cinco anos de dados (desde 1999). Os programas utilizam dados no formato IONEX ("Ionospheric Exchange") e no formato RINEX ("Receiver Independent Exchange"). Foi analisado o comportamento global da ionosfera e puderam-se visualizar as variações diárias, mensais e anuais do Conteúdo Eletrônico Total na Vertical (VTEC), permitindo também analisar o efeito do índice KP na região da Anomalia Equatorial (AE). Foram identificados os dias com maior atividade geomagnética (KP > 6). O modelo Klobuchar empregado nos receptores de uso civil foi simulado e pôde-se observar a quantidade do erro corrigido pelo modelo e a variação anual de forma global, permitindo-se assim comparar com os mapas do VTEC e identificar a quantidade aproximada de erro que deveria ser corrigida. Foram desenvolvidos aplicativos para o cálculo do VTEC usando dados no formato RINEX e pôde-se analisar a variação para algumas das estações do IBGE. Os mapas do VTEC foram utilizados para observar os efeitos causados no comportamento do VTEC poucos dias após a ocorrência de explosões solares ou tempestades magnéticas (29/10/03).

Neste trabalho, consideramos os efeitos de um campo magnético ressonante externo sobre o plasma confinado em um tokamak. Este campo magnético pode ser produzido quer por condutores helicoidais ou por um limitador magnético caótico. O principal propósito desse campo magnético ressonante é criar uma região de linhas de força caóticas na borda da coluna de plasma que pode melhorar o confinamento do plasma. O campo magnético de equilíbrio foi obtido resolvendo-se a equação de GRAD-SHAFRANOV em um sistema de coordenadas intrinsecamente toroidal (as coordenadas polares toroidais). Obtivemos o campo magnético, gerado pelos condutores helicoidais, através da solução explícita da equação de LAPLACE no mesmo sistema de coordenadas. A partir desse campo magnético, tomando o termo de mais baixa ordem, obtivemos analiticamente um mapa estroboscópico simplético para um conjunto de anéis limitadores magnéticos caóticos. Calculamos esse mapa estroboscópico simplético usando uma formulação hamiltoniana e adotando a. ação dos limitadores magnéticos caóticos como uma sequência de pulsos do tipo função delta. Com esse mapa estroboscópico simplético, caracterizamos algumas ilhas magnéticas ressonantes e a transição para um regime de caos global através da superposição das mesmas. Usamos esse mapa estroboscópico simplético para estudar o transporte das linhas de força na borda da coluna de plasma. A perda de linhas de força caóticas, que atingem a parede interna do tokamak, segue uma distribuição de POISSON. Calculamos, ainda, o número médio de voltas, ao redor da câmara de vácuo, necessárias para que uma linha de força caótica atinja a parede da câmara. / In this work, we have considered the effects of an external resonant magnetic field on the plasma confined in a tokamak. This resonant field can be produced by helical windings or by a chaotic magnetic limiter. The main purpose of this resonant magnetic field is to create a region of chaotic field lines at the edge of the plasma that can improve the confinement of the plasma. The equilibrium tokamak field was obtained by solving the GRAD-SHAFRANOV equation in an intrinsically toroidal coordinate system (the toroidal polar coordinates). We have obtained the magnetic field which has been generated by helical windings through an explicit solution of the LAPCACE equation in the same coordinate system. From this magnetic field, taken in its lowest order, we have analytically obtained a sympletic stroboscopic map for a set of chaotic magnetic limiters. We have calculated this sympletic stroboscopic map by using a Hamiltonian formulation and by supposing the action of the chaotic magnetic limiters as a sequence of delta-function pulses. With this sympletic stroboscopic map we have characterized some resonant magnetic islands and the onset of global chaos through their overlap. We have used this sympletic stroboscopic map in order to study the transport of the field lines at the edge of the plasma. The loss of chaotic field lines that reach the inner wall of the tokamak follows a POISSON distribution. We have also calculated the average number of toroidal turns for a chaotic field line to reach the inner wall of the tokamak.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramon F Costa.pdf: 10031939 bytes, checksum: 0a248edab54bf52531ad1b840500611c (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we present the Aharonov-Bohm effect, as well as its implications. We also present the self-adjoint extension, an important tool in quantum mechanics. This work's main objective is to investigate the relation between the self-adjoint extension parameter and the Aharonov-Bohm system's parameters. Of particular interest is the relation between the self-adjoint extension parameter and the electron's anomalous magnetic dipole moment. This is done by comparison between two self-adjoint extension methods: Bulla-Gesztesy's and Kay-Studer's. We obtain the mathematical relation between the aforementioned quantities and conclude that the chosen methods are suitable to accomplish our goals. / Neste trabalho é apresentado o efeito e sistema de Aharonov-Bohm, além de suas implicações. Trata-se também da extensão autoadjunta de operadores em mecânica quântica. O principal objetivo é a investigação da relação entre o parâmetro da extensão autoadjunta do Hamiltoniano do sistema de Aharonov-Bohm, que tem origem matemática, e a física desse sistema. Interesse particular é dado à busca da relação entre o parâmetro da extensão e a anomalia do momento magnético do elétron. Para tal são usados dois métodos de extensão autoadjunta: o de Bulla-Gesztesy e o de Kay-Studer. A expressão matemática procurada é obtida, além de expressões para as energias dos estados ligados do sistema. Conclui-se que os métodos utilizados são adequados para atingir os objetivos propostos.

Neste trabalho se estuda a aplicação de técnicas de estatística multivariada para reconhecimento de padrões em sinais de ensaios não destrutivos (END) magnéticos, baseados no Ruído Magnético de Barkhausen (RMB). O reconhecimento de padrões pode ser feito de forma não supervisionada com a técnica multivariada de Análise de Agrupamentos, conglomerados ou Clusters que definem grupos segundo critérios de similaridade. Já para reconhecimento supervisionado a Análise Discriminante procura classificar amostras novas em grupos conhecidos, a priori, usando para este propósito uma regra de classificação criada a partir desses grupos de amostras conhecidos. Foram utilizados dois casos de detecção e classificação utilizando RMB. O RMB é um fenômeno magnético gerado por abruptas mudanças na magnetização de materiais ferromagnéticos quando submetidos a campos magnéticos variáveis. Essas mudanças estão relacionadas com a microestrutura do material, presença e distribuição de tensões elásticas (tensão e compressão). No primeiro caso de estudo procura-se identificar arames quebrados em risers, através da medição de tensão mecânica. No segundo caso procura-se classificar diferentes tratamentos térmicos em Aço AISI 420. Para a análise de integridade estrutural de risers foi feita a redução da dimensionalidade dos dados via Análise de Componentes Principais e posteriormente Análise de Agrupamentos. Já para o problema de classificação de amostras de aço foi usada a técnica de Análise Discriminante Linear de Fisher e a Quadrática. Os resultados das análises mostraram que as técnicas de Estatísticas Multivariadas proporcionam ferramentas muito adequadas para aumentar a eficiência da inspeção na área de END Magnéticos em geral e RMB em particular. / The present work deals with application of multivariate statistic techniques for pattern recognition in signals from Non-Destructive Essays (NDE), based on the Magnetic Barkhausen Noise (MBN). Pattern recognition can be done in a nonsupervised way by Cluster Analysis defining similarity criteria. On the other hand, for supervised recognition, Discriminant Analysis looks for classifying new samples in known groups, a priori, by means of classification rules created for these known sample groups. Two detection and classification cases were studied by MBN. The MBN is a magnetic phenomenon generated by sudden changes in magnetization of ferromagnetic materials, when these materials are subjected to variable magnetic fields. These changes are related to material microstructure as well as to the presence of elastic stresses (tension and compression). In the first studied case, the present study searches identifying broken wires in risers through measurements of mechanical strain. In the second case, the study classifies different thermal treatments in AISI 420 steel samples. Regarding the analysis of structural integrity of risers, firstly the reduction of data dimensionality was obtained via Analysis of Main Components and, later, Cluster Analysis was performed. Concerning the classification problem of steel samples, the Fisher Linear Discriminant Analysis and the Quadratic Analysis were used. Analysis results showed that Multivariate Statistic Techniques give rise to tools very appropriated for increasing the efficiency of inspection both in the Magnetic NDE area in general, and MBN in particular.

Na primeira parte deste trabalho propomos uma aproximacão de campo médio dinâmico para analisar modelos de Ising com elementos e aleatoriedade definidos por distribuicões de probabilidades discretas. Analisamos o modelo com campo aleatório (S = 1/2), com interações aleatórias (S = 1/2), com diluição de sítios (S = 1/2) e com anisotropia aleatória (S = 1), obtendo  os respectivos diagramas de fases.   Na segunda parte analisamos modelos de vidros de spin (S= 3/2) com anisotropia de campo cristalino. Estudamos o modelo de van Hemmen, e o modelo clássico à la Sherrington e Kirkpatrick dentro do esquema de réplicas simétricas, obtendo os  diagramas de fases correspondentes. / In the first part of this work we propose a dynamical mean field approximation to analyse Ising models with elements of randomnss, defined by discret probability functions. We have analysed the random field model (S = 1/2); the random bond model (S = 1/2); the site diluted model (S = 3/2) and the random crystal field model (S = 1), obtaining the respective phase diagrams.   In the second part we have analysed spinglass models (S = 3/2) in the presence of a crystal field. We have studied the van Hemmen and the classic spin glass model à la Sherrington and Kirkpatrick, using replica symmetric scheme, to obtain the corresponding phase diagrams.

Atualmente, a intensidade de campo elétrico, campo magnético e campo eletromagnético é um fator determinante não só para a implantação de novas instalações, mas também, para as instalações existentes no sistema elétrico. Apesar de não existir nenhum estudo conclusivo que comprove a evidência direta entre a exposição a estes campos e os efeitos nocivos na saúde das pessoas, muitos países, inclusive o Brasil, definiram em suas legislações limites básicos à exposição de campos elétrico e magnético provenientes dos sistemas elétricos. Este trabalho tem como objetivo contribuir para análise de campo magnético de linhas subterrâneas de alta tensão existentes ou linhas em fase inicial de projeto, visando atender os limites de exposição vigentes na legislação local. Nele é apresentada a metodologia de cálculo de campo magnético baseada na Lei de Biot-Savart e no princípio da superposição. Estudos analíticos para verificação da influência dos parâmetros de instalação e elétricos de linhas sobre o campo magnético são apresentados para linhas subterrâneas de alta tensão compostas por um e dois circuitos com diferentes tipos de instalação e aterramentos. Comparações entre valores analíticos e valores de medições de campo magnético de linhas subterrâneas de alta tensão existentes em operação também são abordadas neste trabalho. As principais técnicas de mitigação de campo magnético utilizadas em linhas subterrâneas de alta tensão, tais como técnicas de compensação envolvendo laços de cabos e técnicas de blindagens com materiais metálicos externos aos cabos, também são apresentadas. Devido ao campo elétrico externo ao cabo isolado ser praticamente zero, assuntos referentes a este campo não são abordados neste trabalho. Por simplicidade, campo magnético refere-se à densidade de fluxo magnético neste documento. / Nowadays, the intensity of electric field, magnetic field and electromagnetic field is a determining factor, not only for implantation of new installations, but also for existing installations in the power system. Although no exist conclusive study that proves the direct evidence between exposure to these fields and adverse effects on human health, many countries, including Brazil, have defined in their laws basic limits for exposure to electric and magnetic fields produced by the electric system. This work aims to contribute to analysis of magnetic field for both existing high voltage underground lines and lines in initial stage of project, aiming the actual exposure limits of the local legislation. In it, is shown the magnetic field calculation methodology based on the Biot-Savart\'s law and the superposition principle. Analytical studies to verify the influence of installation and electrical parameters of lines on the magnetic field are presented for high voltage underground lines consist of one and two circuits with different types of installation and earthing. Comparisons between analytical and measurement values of magnetic field of existing high voltage underground lines in operation are also addressed in this work. The main mitigation techniques of magnetic field used in high voltage underground lines, such as compensation techniques by loop of cables and shielding by metallic materials, are also presented. Due the electric field outside the insulated cable be practically zero, issues related to the electric field are not addressed in this work. For simplicity, the magnetic field refers to the magnetic flux density in this document.

Os principais objetivos deste trabalho são estudar e caracterizar as perdas em acoplamentos magnéticos a ímãs permanentes, quando da existência de uma barreira de material condutor entre seus rotores. Tais perdas são originadas da circulação de correntes parasitas de Foucault na barreira e implicam um torque resistivo ao torque transmitido pelo acoplamento, diminuindo, dessa maneira, a eficácia de sua transmissão. Com este estudo pretendeu-se investigar também a influência desse efeito resistivo na curva característica do acoplamento, ou seja, na curva torque em função do deslocamento angular entre os rotores. A determinação dessa influência da placa condutora no comportamento do acoplamento magnético é de suma importância, uma vez que permite seu correto dimensionamento em aplicações como bombas seladas e agitadores. Para a determinação da influência da barreira, recorreu-se a uma abordagem analítica para o cálculo das perdas geradas pelas correntes parasitas, que são induzidas na placa condutora. Desta forma, foi possível obter o torque resistivo em função dos parâmetros construtivos do acoplamento e da velocidade de rotação. A validação da metodologia empregada será feita pela comparação dos resultados teóricos com os experimentais, através de ensaios num protótipo já construído. / The main objectives of this work are to study and to determine losses in permanent magnet couplings in the presence of a conductive barrier between its rotors. These losses are originated from eddy currents that circulate in the barrier and entail a resistive torque to the torque that is transmitted by the coupling and therefore, reduces the efficiency of its transmission. With this study, it was also intended to investigate such resistive effect influence in the coupling characteristic curve, i.e. in the torque versus angular shift between rotors curve. The determination of the conductive barrier influence on the magnetic coupling behavior is of major importance, since it allows the correct designing in applications as sealed pumps and magnetic stirrers. In order to determine the barrier influence, an analytical approach was used in order to calculate the losses generated by the eddy current circulation, which are induced in the conductive wall. As a result, it was possible to obtain the resistive torque as a function of the magnet coupling geometrical parameters and angular speed. The validation of the employed methodology will be made comparing the theoretical results with the experimental ones, obtained from tests in the existing prototype.