Magnete a ferro di cavallo - L'aiutante per la scuola e per la casa

Un giovane di Düsseldorf ha scoperto dolorosamente che i magneti possono fare molto di più che attaccare le liste della spesa alla porta del frigorifero: Per appendere la sua bicicletta al soffitto durante l'inverno, aveva ordinato su Internet due cosiddetti supermagneti. Nel disimballare le pesanti piastre di metallo da confezioni separate, tuttavia, l'atleta dilettante ha sottovalutato le enormi forze di attrazione: La sua mano era schiacciata tra i magneti che si sforzavano l'uno verso l'altro come in una morsa.

Alla fine, i vigili del fuoco hanno dovuto trasferirsi e hanno liberato l'uomo dal morsetto magnetico usando forza fisica, un martello di gomma e cunei di legno. Non a caso gli esperti raccomandano di informarsi sulle possibilità e sui rischi prima di maneggiare i magneti. I magneti decorativi a ferro di cavallo sembrano piuttosto innocui in questo contesto.

Qui potrete scoprire perché questi esemplari sono particolarmente adatti per esperimenti interessanti e dove potrete ancora utilizzarli nella vita di tutti i giorni.

Come funziona un magnete a ferro di cavallo?

Contrariamente a un elettromagnete, un magnete a ferro di cavallo è ciò che è noto come magnete permanente. A causa della sua composizione materiale, genera costantemente un campo magnetico al suo interno e nelle sue immediate vicinanze. Come ogni magnete del mondo, un magnete a ferro di cavallo ha due poli magnetici. Sia il polo nord che quello sud esercitano una forte attrazione gravitazionale su corpi fatti di materiali ferromagnetici come ferro, cobalto e nichel. Questa forza è anche nota come forza di Lorentz. La definizione esatta della forza di Lorentz è: La forza di Lorentz è la forza che agisce sui singoli portatori di carica in movimento in un campo magnetico (forza di Lorentz).

Questo fenomeno è dovuto alla struttura atomica dei metalli. A causa dello spin, il movimento degli elettroni attorno al nucleo atomico, ogni particella di ferro acquisisce le proprietà di un minuscolo elettromagnete. Ogni atomo ha i suoi poli nord e sud.

Quando il ferro entra in contatto con un magnete, i suoi componenti elementari si allineano con le controparti polari del magnete. Quindi il polo nord di ogni atomo di ferro si sposta verso il polo sud del magnete e viceversa. L'effetto è visibile ed evidente sotto forma di attrazione magnetica su questi corpi.

Cosa sono le linee del campo magnetico?

La direzione in cui corrono le forze di un campo magnetico (forza di Lorentz) è illustrata dalle linee di campo su disegni schematici che molte persone conoscono dalle lezioni di fisica. Nella direzione delle loro frecce, rappresentano simbolicamente il punto in cui il polo nord di una particella di ferro immaginaria si muoverebbe lungo il magnete.

Cosa caratterizza il campo magnetico di un magnete a ferro di cavallo?

Rispetto al campo magnetico di un cilindro magnetico, le linee di campo in prossimità di una calamita a ferro di cavallo (a causa della sua forma a ponte) disegnano un'immagine molto più complessa. Da un lato, si spostano dall'interno del Polo Nord direttamente al Polo Sud opposto e generano un campo magnetico così omogeneo che nessun altro magnete di forma ha. D'altra parte, dall'esterno del Polo Nord, le linee di campo corrono ad archi attorno al ferro di cavallo verso l'esterno del Polo Sud.
Non si sovrappongono mai. Le aree più forti del campo magnetico sono indicate nell'illustrazione da una maggiore densità di linee di campo. Questo vale anche per i magneti a forma di ponte. Avete bisogno di corrispondenti potenti magneti a ferro di cavallo? Nella nostra categoria magneti per la scuola troverete gli esemplari adatti!

Il magnete a ferro di cavallo: Esperimenti a scuola ea casa

I magneti a ferro di cavallo sono predestinati per la fisica. Con il loro aiuto, le leggi di base del magnetismo possono essere illustrate in modo giocoso.

Magnete a ferro di cavallo: 1° esperimento: Rendere visibili le linee del campo magnetico

Oltre al magnete a ferro di cavallo, per questo esperimento avrai bisogno di limatura di ferro fine, come quelle prodotte quando si limano oggetti di metallo. L'esperimento funziona come segue:

• Passaggio 1: Distribuire la limatura di ferro

  Stendere la limatura su una superficie liscia, ad esempio un piano di un tavolo rivestito o un foglio di carta. 

• Passaggio 2: Portare il magnete a ferro di cavallo a contatto con la limatura

  Se poi si posiziona un magnete a ferro di cavallo al centro dei trucioli, le particelle di ferro si allineano lungo le linee del campo magnetico a causa della polarità dei loro atomi. In questo modo è possibile rendere visibile l'andamento delle linee di campo e misurare l'estensione del campo magnetico.

I grandi magneti a ferro di cavallo, i cui poli sono codificati a colori, sono particolarmente adatti per un simile esperimento.

Magnete a ferro di cavallo: 2° esperimento: Magnetizzare gli oggetti

Chiodi, viti, graffette e altri oggetti possono essere trasformati in magneti stessi con l'aiuto di un magnete a ferro di cavallo (a forma di ponte). Il principio alla base si basa anche sull'allineamento magnetico dei componenti di ferro contenuti. Per fare ciò, seguite semplicemente i passaggi seguenti:

• Passaggio 1: Scorrere il ferro di cavallo in modo uniforme lungo gli oggetti di metallo

  Ad esempio, scorrere un magnete a ferro di cavallo dalla testa alla punta di un chiodo più e più volte, allineando regolarmente i poli dei suoi atomi in una direzione. Di conseguenza, sull'unghia si formano un polo nord e sud magnetico. Potrete facilmente attirare oggetti di metallo più piccoli e leggeri come una graffetta con questo magnete di nuova creazione. Tuttavia, se si lascia cadere l'unghia a terra, l'allineamento dei componenti in ferro risulterà disordinato, in modo che la forza magnetica dell'oggetto scompaia.

• Passaggio 2: Dimostrare la creazione di nuovi magneti con i propri poli nord e sud tagliandoli

  Pezzi di filo magnetizzato possono essere utilizzati anche per simulare cosa succede quando un magnete si rompe: Tagliare il filo magnetizzato a metà – tra i poli nord e sud del magnete, per così dire – e vengono creati due nuovi magneti, ciascuno con i propri poli . Non esiste un magnete unipolare al mondo.

Magnete a ferro di cavallo: 3° esperimento: Costruire una bussola

I bambini entusiasti delle attività all'aperto e dell'allenamento di sopravvivenza giocoso adorano questo esperimento. Procedere come segue:

• Passaggio 1: Preparate le forniture

  Avrete bisogno di una ciotola di plastica piena d'acqua, un tappo di sughero, un ago e un magnete a ferro di cavallo.

• Passaggio 2: Magnetizzare l'ago

  Passare il polo nord del magnete a ferro di cavallo dalla cruna dell'ago alla punta almeno venti volte. È importante staccare il magnete dall'ago una volta raggiunta la punta e rimontarlo all'estremità superiore. In questo modo le particelle elementari del metallo dell'ago si allineano regolarmente.

• Passaggio 3: Fissare l'ago sul disco di sughero e posizionarlo sulla superficie dell'acqua
  Fissato su un disco di sughero, mettere l'ago sulla superficie dell'acqua. A causa del campo magnetico terrestre, si allinea automaticamente in direzione nord-sud.

Ma attenzione:Mettere il magnete a ferro di cavallo usato nella costruzione fuori dalla portata della bussola da nuoto in modo che il suo stesso campo magnetico non influisca sull'ago.

Il magnete a ferro di cavallo: Domande frequenti

Abbiamo raccolto le domande più frequenti poste sui magneti a ferro di cavallo.

Da dove viene il termine "magnete"?

Il nome di tutti i magneti artificiali deriva dalla magnetite minerale naturalmente magnetica. Si dice che questo a sua volta sia stato originariamente scoperto nella regione greca della Magnesia. La versione dell'antico storico Plinio è diversa: Secondo lui, un pastore di nome Magnes nelle montagne turche di Ida una volta notò che i chiodi delle sue scarpe e la punta di metallo del suo bastone da passeggio si attaccavano al terreno contenente magnetite.

Qual è il più forte: Un magnete a ferro di cavallo o un magnete a cilindro?

Se entrambi hanno le stesse dimensioni, un magnete a ferro di cavallo avrà una forza di tenuta o adesione maggiore rispetto a un magnete a cilindro. Contrariamente al cilindro magnetico, che non può mai portare entrambi i poli a contatto con una parte metallica contemporaneamente, un magnete a ferro di cavallo agisce sulla sua controparte metallica a causa della sua forma a ponte con i poli nord e sud insieme. Inoltre, la dimensione assoluta di un magnete è determinante per la sua forza adesiva.

Infine, la forza dell'effetto magnetico dipende anche dal materiale del magnete: I cosiddetti magneti in ferrite esercitano forze di attrazione relativamente deboli e possono essere utilizzati solo fino a una temperatura di esercizio di 250 °C. I magneti in alluminio, nichel e cobalto (AlNiCo) sono più resistenti e possono essere utilizzati fino a una temperatura di esercizio di 500 °C. Il materiale è facile da lavorare, quindi potrete ottenere magneti AlNiCo in molte forme immaginabili, compresi i magneti a ferro di cavallo. I magneti realizzati con terre rare al neodimio in combinazione con ferro e boro sono spesso indicati come "supermagneti" a causa della loro forte forza adesiva o forze magnetiche. Tuttavia, poiché il neodimio è fragile, non hanno la forma a ferro di cavallo. Di conseguenza, non sono presenti magneti a ferro di cavallo al neodimio.

A cosa serve un magnete a ferro di cavallo?

I magneti permanenti sono utilizzati dall'industria nel campo della meccanica, elettronica ed elettromeccanica; ad esempio in:

• motori elettrici
• dinamo per biciclette
• forni a microonde
• moderne turbine eoliche

In passato, i magneti a ferro di cavallo venivano spesso usati come campi magnetici negli altoparlanti della radio. Di grandi dimensioni, possono sollevare rottami e parti metalliche o merci pericolose o aiutare a smistare oggetti metallici nella raccolta differenziata. Nelle scuole e nelle case private, i magneti a ferro di cavallo (a forma di ponte) consentono esperimenti vividi, possono essere utilizzati per l'artigianato e il fai-da-te o per raccogliere corpi metallici e piccole parti da caotici cassetti di scrivanie, cassette degli attrezzi o scatole da cucito.

Dove posso trovare magneti a ferro di cavallo belli e grandi?

Su calamite.org potrete trovare magneti a ferro di cavallo in ferrite e AlNicCo, quest'ultimo che esercita naturalmente la forza magnetica più forte. I grandi esemplari, i cui poli sono codificati a colori, sono particolarmente adatti per gli esperimenti di apprendimento descritti.

Naturalmente abbiamo anche super magneti o magneti al neodimio per voi nel negozio di magneti.

Cosa significa polo nord geografico e magnetico?

I movimenti di rotazione del nucleo liquido terrestre creano un enorme campo magnetico dentro e intorno al nostro pianeta, paragonabile a quello di un grande cilindro magnetico. Qualsiasi magnete sulla terra si allinea con il corso di questo campo se lo appenderete liberamente ad un pezzo di spago, per esempio. Tuttavia, il polo nord geografico del nostro pianeta, che rappresenta l'immaginario punto di attraversamento settentrionale dell'asse di rotazione terrestre, non è congruente con il polo magnetico dell'Artico. Il polo magnetico si trova a pochi chilometri dal polo geografico e si sposta fino a 80 chilometri al giorno, a seconda dell'attività solare. In modo confuso, il polo magnetico nell'Artico è un polo sud magnetico. Questa denominazione ha ragioni storiche. Quando gli esseri umani scoprirono per la prima volta che un polo di un magnete era orientato a nord, nacque la convenzione di chiamare il lato corrispondente del magnete "Polo nord". Solo più tardi divenne chiaro che i poli opposti si attraggono e che il polo magnetico a nord della terra doveva quindi essere un polo sud magnetico. Per evitare confusione, la scienza oggi fa riferimento ai "poli magnetici artico e antartico".

Conclusione: I magneti a ferro di cavallo sono ideali per le lezioni scolastiche

Il magnetismo è l'ideale per interessare i bambini alla scienza e per dimostrare, ad esempio, la forza di Lorentz sui corpi metallici. Materiali che si attraggono come per magia e si allineano con linee di campo invisibili suscitano curiosità per le leggi fisiche sullo sfondo. Mentre i giovani ricercatori amano sperimentare, i più anziani sono particolarmente affascinati dall'uso pratico dei magneti, che si tratti del fai-da-te, del recupero di merci pericolose o di eleganti fermagli su borse firmate o gioielli d'oro. Approfittate dei vantaggi e ordinate qui il magnete a ferro di cavallo giusto!

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