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Sostanze magnetiche
I campi magnetici hanno effetto su tutti i materiali. Tuttavia, non tutti i materiali agiscono sui magneti con la stessa intensità o ne sono influenzati allo stesso modo. Si distingue tra:
- materiali ferromagnetici
- sostanze diamagnetiche
- sostanze paramagnetiche
Quali sostanze sono attratte dai magneti?
Le sostanze diamagnetiche, che includono zinco, rame e acqua, non si attaccano ai magneti e ne sono anche facilmente respinti. Questo perché la loro permeabilità - ovvero la loro capacità di assorbire e trasmettere campi magnetici - è particolarmente bassa.
Sostanze paramagnetiche come alluminio, platino e ossigeno sono facilmente attratte da magneti permanenti o elettromagneti, ma non possono essere magnetizzate da sé e quindi non possono essere utilizzate come magneti. Il loro numero di permeabilità è leggermente superiore a 1 - il campo magnetico che agisce su di essi è quindi solo minimamente rafforzato.
Gli oggetti ferromagnetici, invece, si attaccano ai magneti stessi e sono anche indicati come materiali magnetizzabili perché diventano essi stessi magneti quando entrano in contatto con un magnete. Hanno una permeabilità ben superiore a 1, in alcuni casi anche superiore a 1.000. Pertanto, sono in grado di aumentare significativamente la densità di flusso di un campo magnetico. Sono considerate sostanze magnetiche classiche.
Si distingue anche tra materiali magneticamente morbidi e magneticamente duri. I primi sono facilmente magnetizzabili, ma perdono rapidamente le proprie proprietà magnetiche quando il campo magnetico esterno viene rimosso. I magneti duri subiscono una smagnetizzazione minima una volta magnetizzati. Tali sostanze che hanno un'elevata rimanenza - cioè una forte magnetizzazione residua di lunga durata - sono esse stesse denominate magneti permanenti.
Quali sostanze sono magnetiche dipende in particolare dalla loro permeabilità. I seguenti metalli, ad esempio, hanno una permeabilità particolarmente elevata ai campi magnetici ad una temperatura di circa 20 gradi Celsius:
- Ferro
- Nichel
- Cobalto
- Erbio
- Gadolinio
- Olmio
- Terbio
- Disprosio
Esistono anche alcune leghe speciali che a volte vengono utilizzate per la schermatura magnetica nella tecnologia di alta qualità, poiché hanno una permeabilità estremamente elevata. Questi includono, ad esempio, leghe di nichel-ferro come i composti mu-metal e neodimio-ferro-boro, che vengono utilizzati nei magneti permanenti più potenti.
In che modo i magneti influiscono sulle sostanze magnetiche?
Le sostanze ferromagnetiche contengono i magneti elementari più piccoli, che si allineano magneticamente allo stesso modo in singole aree all'interno di un corpo, le cosiddette aree di Weiss. Tuttavia, nei materiali non magnetizzati, questi domini non sono coerenti tra loro. I diversi orientamenti dei magneti elementari nelle aree di Weiss assicurano che i campi magnetici esistenti si annullino a vicenda.
Se un magnete esterno si avvicina ad un corpo magnetico, i singoli domini ed i magneti elementari in essi contenuti si rivolgono verso di esso. Le pareti tra i domini Weiss in contrazione si ripiegano e il corpo ferromagnetico stesso diventa un magnete grazie alla sua struttura magnetica elementare riorganizzata.
Questo processo può essere visto anche osservando più da vicino le linee di campo che corrono dentro e intorno al corpo magnetico. Questi diventano visibili quando la limatura di ferro viene posta su un pezzo di carta o cartone su detto corpo.
Inizialmente disordinata, la magnetizzazione crea due poli magnetici - un polo nord e uno sud - in ciascuno dei quali si può notare un'intensità di campo particolarmente elevata a causa dell'elevata densità di limatura di ferro. Dal polo nord, le linee di campo chiuso corrono in curve fino al polo sud del magnete appena creato. Se ora unisci i due magneti e li allinei allo stesso modo nel loro flusso di potenza, le loro forze vengono raggruppate e amplificate in un campo magnetico comune.