Magnetismo della materia

Come rispondono i materiali quando si applica un campo magnetico esterno?

Scopriamolo assieme nelle prossime pagine!

Materiali paramagnetici

Nei materiali paramagnetici gli atomi possiedono un momento magnetico atomico diverso da zero.

In presenza di un campo magnetico esterno i momenti magnetici atomici tenderanno ad orientarsi nella stessa direzione del campo magnetico esterno. L ’allineamento è ostacolato dal moto di agitazione termica e dunque gli effetti paramagnetici diminuiscono all’aumentare della temperatura.
Il materiale acquisterà una magnetizzazione diretta come il campo magnetico esterno.

Il campo magnetico all’interno del materiale sarà leggermente superiore al campo magnetico esterno.

Un materiale paramagnetico avvicinato ad una magnete subirà di conseguenza una debole attrazione da questo.

Esempi di sostanze paramagnetiche: Alluminio, Aria, Ossigeno, Calcio , Tungsteno

Materiali ferromagnetici

Anche nei materiali ferromagnetici gli atomi possiedono un momento magnetico atomico diverso da zero.

Le sostanze ferromagnetiche sono costituite da regioni microscopiche chiamate domini di Weiss, le quali sono spontaneamente, magnetizzate per effetto di un forte campo magnetico molecolare che tende ad allineare all’interno del dominio i singoli dipoli magnetici degli atomi che lo compongono.

Le direzioni di magnetizzazione dei domini in generale sono casuali ed in assenza di campo magnetico esterno la Magnetizzazione del materiale è nulla.

Se applichiamo un campo magnetico esterno si otterranno due effetti:

1) I domini di Weiss che hanno direzione di magnetizzazione allineata a quella del campo esterno si espandono a spese dei domini adiacenti

2) I momenti magnetici atomici dei domini non allineati al campo esterno tendono, come nelle sostanze paramagnetiche, ad allinearsi al campo magnetico esterno.

A causa di questo duplice effetto, un campo magnetico esterno anche debole provoca una forte magnetizzazione che cresce all’aumentare del campo esterno fino ad arrivare a un valore di saturazione corrispondente al completo orientamento nella direzione del campo esterno.

All’annullarsi del campo la magnetizzazione conserva ancora un valore residuo non nullo. Per annullarlo è necessario applicare un campo opposto il cui valore è detto campo coercitivo.

Le sostanze ferromagnetiche sono caratterizzate dal fatto che il campo interno è molto più intenso del campo esterno.

E’ importante sapere che esiste una ben determinata temperatura, caratteristica di ogni sostanza, detta temperatura di Curie, al disopra della quale le sostanze ferromagnetiche perdono le loro proprietà, diventando paramagnetiche. A tale temperatura, a causa dell’agitazione termica, le molecole prima raggruppate nei domini di Weiss riacquistano la loro libertà e quindi l’azione del campo magnetizzante viene esplicata sui momenti magnetici delle singole molecole che sono molto minori di quelli dei domini di Weiss.

Esempi di sostanze paramagnetiche: Ferro , Nichel, Cobalto.

Materiali diamagnetici

Nei materiali diamagnetici gli atomi non possiedono un momento magnetico atomico ossia il momento magnetico atomico è nullo.

Quando si sottopone un materiale diamagnetico ad un campo esterno, il materiale (a causa di fenomeni a livello atomici che qui non discutiamo) acquista una magnetizzazione in direzione opposta rispetto al campo esterno.

Il campo magnetico all’interno sarà quindi leggermente inferiore al campo esterno ed il materiale verrà debolmente “respinto” dal magnete che genera il campo esterno.

Le sostanze che hanno comportamento diamagnetico sono l’acqua, la maggior parte delle sostanze organiche (DNA, oli, plastiche) e alcuni metalli come il mercurio, l’oro, il rame, l’argento e il bismuto.

Questo era il magnetismo della materia  😉
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