Concetti Chiave
- I materiali ferromagnetici, come ferro e nichel, presentano momenti magnetici intensi e sono fortemente attratti da un magnete.
- Le sostanze diamagnetiche, come acqua e rame, hanno momenti magnetici pari a zero e sono debolmente respinte da un campo magnetico esterno.
- Le sostanze paramagnetiche, come aria e alluminio, mostrano un allineamento debole rispetto al campo magnetico esterno e sono debolmente attratte.
- Il comportamento magnetico delle sostanze è legato al moto degli elettroni attorno al nucleo atomico, influenzando il momento magnetico di ciascun atomo.
- La permeabilità magnetica relativa descrive la risposta di un materiale a un campo magnetico, variando tra sostanze diamagnetiche e paramagnetiche.
Comportamento dei materiali magnetici
Materiali come il ferro e il nichel sono molto attratti da un magnete e le sostanza che hanno questo comportamento sono dette ferromagnetiche. Se utilizzassimo un magnete ordinario, avremo l’impressione che le sostanza non ferromagnetiche non risentano dell’effetto di un campo magnetico. In laboratorio, invece, possono osservarsi diversi comportamenti: acqua, argento e rame vengono debolmente respinti e prendono il nome di sostanze diamagnetiche; aria e alluminio, invece, vengono debolmente attratti e prendono il nome di sostanze paramagnetiche. Oggi sappiamo che all’interno degli atomi ci sono correnti elementari dovute al moto degli elettroni intorno al nucleo. Ogni atomo, quindi, può comportarsi come una spira percorsa da corrente che in un campo magnetico esterno ruota fino ad allineare il proprio momento magnetico al campo B->.
Caratteristiche delle sostanze ferromagnetiche
Ferromagnetiche: hanno momenti magnetici elementari molto intensi. I campi B0-> e Bm->, cioè quello esterno e quello della materia, hanno lo stesso verso, per questo B-> che è uguale a B0-> + Bm-> può essere più intenso di B0->. Per questo motivo B-> è più intenso all’interno del materiale dove le linee di campo si addensano.
Paramagnetiche: hanno momenti magnetici piuttosto deboli. Il loro allineamento nella direzione di B0-> è come nelle ferromagnetiche, ma in questo caso B-> che è uguale a B0-> + Bm-> è poco maggiore di B0-> e le linee all’interno del materiale non sono per niente addensate.
Descrizione delle sostanze diamagnetiche
Diamagnetiche: hanno momenti magnetici uguali a 0 perché al loro interno gli effetti magnetici dei singoli elettroni si compensano. Il campo B0-> disturba questo equilibrio e crea un momento magnetico debole con verso opposto a quello di B0->. Cosi B-> che è uguale a B0-> + Bm-> è di poco maggiore di B0-> e le linee del campo tendono ad essere espulse dall’interno del materiale. Per descrivere la risposta di un materiale all’azione di un campo magnetico esterno si è introdotta la permeabilità magnetica relativa ed è definita da B-> = mr B0-> dove mr è un numero puro. Per le diamagnetiche e le paramagnetiche B-> è direttamente proporzionale a B0-> e mr è una costante; per le diamagnetiche con B-> , mr , mr > 1
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali categorie di materiali in relazione al loro comportamento magnetico?
- Come si comportano i materiali ferromagnetici rispetto ai campi magnetici?
- Qual è la differenza tra materiali diamagnetici e paramagnetici in termini di permeabilità magnetica?
I materiali si suddividono in tre categorie principali: ferromagnetici, paramagnetici e diamagnetici. I ferromagnetici, come ferro e nichel, sono fortemente attratti da un magnete, mentre i paramagnetici, come alluminio, sono debolmente attratti. I diamagnetici, come acqua e argento, vengono debolmente respinti (come descritto nel testo).
I materiali ferromagnetici hanno momenti magnetici elementari molto intensi e il loro campo magnetico interno (Bm) si allinea con il campo esterno (B0), rendendo il campo totale (B) più intenso di quello esterno (B0) (come spiegato nel testo).
I materiali diamagnetici hanno una permeabilità magnetica relativa (mr) inferiore a 1, mentre i paramagnetici hanno mr maggiore di 1. Questo significa che i diamagnetici sono debolmente respinti dal campo magnetico, mentre i paramagnetici sono debolmente attratti (come indicato nel testo).
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