IMANTATION: IN COSA CONSISTE, METODO ED ESEMPI - FISICO - 2026

La magnetizzazione o magnetizzazione è una quantità vettoriale nota anche come forza del vettore di magnetizzazione. È indicato come M ed è definito come il momento magnetico m per unità di volume V. Matematicamente è espresso come segue:

M = d m / dV

Unità M nel Sistema internazionale di unità SI sono ampere / metro, uguali a quelli del campo magnetico H . La notazione in grassetto sta ad indicare che questi sono vettori e non scalari.

Figura 1. Magneti in ferrite sotto forma di anelli. Fonte: Wikimedia Commons.

Ora, il momento magnetico di un materiale o di una sostanza è la manifestazione del movimento delle cariche elettriche all'interno dell'atomo, fondamentalmente quello dell'elettrone.

In linea di principio, l'elettrone all'interno dell'atomo può essere immaginato come un minuscolo circuito chiuso di corrente, mentre descrive un'orbita circolare attorno al nucleo. In realtà l'elettrone non si comporta in questo modo secondo il modello quantomeccanico dell'atomo, ma coincide con questo per quanto riguarda l'effetto magnetico.

Inoltre, l'elettrone ha un effetto di spin, analogo a una rotazione su se stesso. Questo secondo movimento produce un contributo ancora più importante al magnetismo totale dell'atomo.

Quando un materiale viene posizionato all'interno di un campo magnetico esterno, i momenti magnetici di entrambi i contributi si allineano e creano un campo magnetico all'interno del materiale.

Metodi di magnetizzazione

Magnetizzare un materiale significa conferirgli proprietà magnetiche, temporaneamente o permanentemente. Ma il materiale deve rispondere in modo appropriato al magnetismo affinché ciò avvenga, e non tutti i materiali lo fanno.

A seconda delle loro proprietà magnetiche e della risposta che hanno a un campo magnetico esterno come quello di un magnete, i materiali sono classificati in tre grandi gruppi:

-Diamagnetic

-Paramagnetic

-Ferromagnetico

Tutti i materiali sono diamagnetici, la cui risposta consiste in una debole repulsione quando posti al centro di un campo magnetico esterno.

Da parte sua, il paramagnetismo è tipico di alcune sostanze, che sperimentano un'attrazione non molto intensa verso un campo esterno.

Tuttavia, i materiali ferromagnetici sono quelli con la risposta magnetica più forte di tutti. La magnetite è un ossido di ferro che è un magnete naturale conosciuto dall'antica Grecia.

Figura 2. Magnetite o magnetite dal Brasile. Fonte: Wikimedia Commons.

I metodi di magnetizzazione che verranno descritti di seguito fanno uso di materiali con una buona risposta magnetica per ottenere gli effetti desiderati. Ma a livello di nanoparticelle è persino possibile magnetizzare l'oro, un metallo che solitamente non ha una risposta magnetica notevole.

Come magnetizzare un oggetto ferromagnetico?

A meno che il materiale non sia un magnete naturale, come un pezzo di magnetite, è generalmente smagnetizzato o smagnetizzato. Ciò porta a un'altra classificazione dei materiali magnetici:

- Hard , che sono magneti permanenti.

- Morbidi o dolci , che sebbene non siano magneti permanenti, hanno una buona risposta magnetica.

- Semiduro , con proprietà intermedie tra le precedenti.

La risposta magnetica dei materiali ferromagnetici è dovuta al fatto che al loro interno sono disposti i domini magnetici , regioni con vettori di magnetizzazione disposti casualmente.

Ciò fa sì che i vettori di magnetizzazione vengano cancellati e la magnetizzazione netta sia zero. Per questo motivo, per creare una magnetizzazione, i vettori di magnetizzazione devono essere allineati, permanentemente o almeno per un po '. In questo modo il materiale viene magnetizzato.

Ci sono diversi modi per ottenere questo risultato, ad esempio magnetizzazione a induzione, contatto, sfregamento, raffreddamento e persino colpire l'oggetto, come descritto di seguito.

Esempi

Il metodo di magnetizzazione selezionato dipende dal materiale e dagli obiettivi della procedura.

È possibile creare magneti artificiali per un'ampia varietà di funzioni. Oggi i magneti vengono magnetizzati industrialmente, seguendo un processo molto accurato.

Magnetizzazione ad induzione

Con questo metodo, il materiale da magnetizzare viene posto al centro di un campo magnetico intenso, come quello di un potente elettromagnete. In questo modo i domini e le rispettive magnetizzazioni vengono immediatamente allineati con il campo esterno. E il risultato è che il materiale è magnetizzato.

A seconda del materiale può trattenere permanentemente la magnetizzazione così ottenuta, oppure può perderla non appena il campo esterno scompare.

Magnetizzazione dello sfregamento

Questo metodo richiede lo sfregamento di un'estremità del materiale da magnetizzare con il polo di un magnete. Deve essere fatto nella stessa direzione, in modo che in questo modo l'area strofinata acquisisca la polarità opposta.

Questo crea un effetto magnetico, in modo tale che all'altra estremità del materiale, si crea un polo magnetico contrario, con il risultato che la sostanza viene magnetizzata.

Magnetizzazione dei contatti

Nella magnetizzazione per contatto, l'oggetto da magnetizzare deve entrare in contatto diretto con il magnete, in modo che acquisisca la sua magnetizzazione. L'allineamento dei domini nell'oggetto da magnetizzare avviene come un effetto a cascata, proveniente dall'estremità in contatto con l'altra estremità rapidamente.

Un tipico esempio di magnetizzazione del contatto è attaccare una clip a un magnete permanente e il magnete rimarrà magnetizzato, attirando altre clip per formare una catena. Funziona anche con monete di nichel, chiodi e pezzi di ferro.

Ma una volta che il primo fermaglio, chiodo o moneta viene rimosso dal magnete, la magnetizzazione degli altri scompare, a meno che non sia un magnete veramente potente in grado di produrre magnetizzazione permanente.

Metodo elettrico per magnetizzare

Il materiale da magnetizzare è avvolto in un filo conduttivo attraverso il quale passa una corrente elettrica. La corrente elettrica non è altro che una carica in movimento che produce un campo magnetico. Questo campo è responsabile della magnetizzazione del materiale posto all'interno e l'effetto è quello di aumentare notevolmente il campo risultante.

I magneti così creati possono essere attivati ​​e disattivati ​​a piacimento, semplicemente scollegando il circuito, oltre al fatto che la potenza del magnete può essere modificata facendo passare più o meno corrente. Si chiamano elettromagneti e con loro puoi spostare facilmente oggetti pesanti o separare i materiali magnetici da quelli non magnetici.

Magnetizzazione con un colpo

Un'asta di ferro o anche uno schedario di metallo possono essere magnetizzati colpendoli all'interno in un campo magnetico. In alcune località, il campo magnetico terrestre è abbastanza forte da ottenere questo effetto. Una sbarra di ferro che colpisce il suolo verticalmente può magnetizzarsi perché il campo magnetico terrestre ha una componente verticale.

La magnetizzazione viene verificata con una bussola posizionata sopra la barra. Per uno schedario, è sufficiente aprire e chiudere i cassetti con sufficiente determinazione.

Un colpo può anche smagnetizzare un magnete, poiché distrugge l'ordine dei domini magnetici all'interno del materiale. Anche il calore ha lo stesso effetto.

Magnetizzazione mediante raffreddamento

Ci sono sostanze come le lave di basalto all'interno della Terra, che raffreddate in presenza di un campo magnetico, trattengono la magnetizzazione di detto campo. L'esame di questi tipi di sostanze è la prova che il campo magnetico terrestre ha cambiato il suo orientamento da quando è stata creata la Terra.

Riferimenti

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 6. Elettromagnetismo. A cura di Douglas Figueroa (USB).
2. Hewitt, Paul. 2012. Scienze fisiche concettuali. 5 ^° . Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fisica: uno sguardo al mondo. 6 ^ta Modifica abbreviata. Cengage Learning
4. Luna, M. Sapevi che l'oro può essere una calamita? Estratto da: elmundo.es.
5. Tillery, B. 2012. Scienze fisiche. McGraw Hill.