Concetti Chiave
- Il campo magnetico in un solenoide è influenzato dall'inserimento di un nucleo di ferro, modificando l'induzione magnetica grazie alla permeabilità magnetica relativa.
- Le sostanze si dividono in diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche, a seconda del valore della permeabilità magnetica relativa.
- Il momento magnetico di elettroni in orbita attorno a un nucleo si comporta come corrente, associabile al momento magnetico orbitale.
- I momenti magnetici atomici sono multipli del magnetone di Bohr, un valore elementare fondamentale per le misurazioni magnetiche.
- Il momento magnetico complessivo di un atomo deriva dalla somma dei momenti magnetici orbitali e di spin degli elettroni.
IL MAGNETISMO NELLA MATERIA
È possibile studiare come la materia viene modificata dal campo magnetico osservando l’esempio seguente. Consideriamo un solenoide percorso da corrente e sia
[math]B_0 = µ_0 n i[/math]
l’induzione magnetica prodotta dal circuito in un punto dello spazio, con [math]n[/math]
numero di spiere del solenoide. Se inseriamo nello spazio vuoto un nucleo di ferro, si osserva nel punto considerato l’induzione [math]B = µ_r B_0[/math]
, la quale differisce dall’induzione [math]B_0[/math]
per la presenza della costante [math]µ_r[/math]
, detta permeabilità magnetica relativa del mezzo. Tale valore esprime in che modo la presenza della materia modifica il campo magnetico rispetto al vuoto. Infatti, in base ai valori assunti da [math]µ_r[/math]
, le sostanze si suddividono in tre gruppi. Per
[math]µ_r sono diamagnetiche (come l’acqua o il rame), per >div class="mathjax-container">[math]110^3[/math]
sono paramagnetiche (platino, aria, alluminio), mentre per [math]10^3 sono ferromagnetiche.
Momenti magnetici atomici e molecolari
Il valore di
[math]µ_r[/math]
dipende da come gli elettroni si muovono attorno al nucleo in una determinata sostanza. Essi si comportano come delle correnti, quindi è possibile, come in una spira, associare ad essi un momento magnetico, detto momento magnetico orbitale. I momenti magnetici sono multipli interi di un valore elementare, detto magnetone di Bohr, indicato come
[math]µ_B = 9,27\cdot 10^{-24}\ A\ m^2.[/math]
Inoltre, gli elettroni sono dotati di un momento proprio, detto spin, ovvero il momento rotatorio dell’elettrone intorno al proprio asse. Di conseguenza, il momento magnetico complessivo di un atomo è la somma vettoriale dei momenti magnetici orbitali e di spin di ciascun elettrone.
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