Concetti Chiave
- I primi studi sul magnetismo hanno esplorato le reazioni delle sostanze come acqua e metalli in presenza di campi magnetici.
- La magnetizzazione delle sostanze dipende dal moto degli elettroni che generano campi magnetici con lo spin, risultando in un campo magnetico totale.
- Le sostanze diamagnetiche, come rame e acqua, si magnetizzano debolmente e vengono respinte, con Bm opposto a Bo e proporzionale a Bo.
- Le sostanze paramagnetiche, come alluminio e ossigeno, vengono attratte debolmente, con Bm e Bo aventi lo stesso verso e Bm proporzionale a Bo.
- Le sostanze ferromagnetiche, come ferro e nichel, mostrano forte attrazione, con Bm non proporzionale a Bo e µr variabile a seconda della sostanza.
Fin dai primi studi sul magnetismo, diversi fisici tentarono di scoprire quali fossero le relazioni tra questo e altre semplici sostanze (acqua, metalli ecc...), quindi, come queste reagissero in presenza di un campo magnetico.
Prendendo a modello la struttura dell'atomo, si è paragonato il moto degli elettroni intorno al nucleo a quello di cariche in moto in una spira generanti
un campo magnetico che chiameremo B totale (Btot della sostanza).
elettroni,ruotando intorno ai propri assi, generano campi magnetici B (spin)
che, sommati, ne danno uno totale diverso o pari a zero. Nel primo caso, avremo
a che fare con una sostanza magnetizzata .
Immaginiamo quindi di avere un campo magnetico B, generato da un solenoide attraversato da una corrente I, e immergiamovi un campione di una sostanza qualsiasi. Possiamo distinguere tre casi:
-
1) La sostanza immersa si magnetizza e viene respinta debolmente : in questo caso ci ritroviamo dinanzi ad una sostanza diamagnetica
(es. rame, acqua, argento).
Indichiamo quindi con
Bo il campo magnetico del solenoide
Bm quello della sostanza
tenendo conto che Btot = Bo+Bm
Sperimentalmente si osserva che:
-
a) Bm è presente solo se è presente Bo;
b) Bm e Bo hanno verso opposto;
c) Bm è proporzionale a Bo ed ha un'entità molto piccola.
- 2) Invece, le sostanze che, magnetizzandosi, vengono attratte debolmente , sono dette paramagnetiche (es. alluminio, ossigeno).
Si osserva che:
-
a) Bm è presente solo se abbiamo Bo;
b) Bm e Bo hanno lo stesso verso;
c) Bm è proporzionale a Bo ed ha un'entità molto piccola.
- 3) Infine abbiamo le sostanze ferromagnetiche su cui agirà una forza attrattiva abbastanza intensa . Alcuni esempi di sostanze ferromagnetiche sono la magnetite, il nichel, il ferro ecc.
Sperimentalmente si osserva che:
-
a) Bm non è proporzionale a Bo
b) µr ha un valore alto, ma non costante.
Se le sostanze ferromagnetiche vengono riscaldate in modo da raggiungere la temperatura critica (o di Curie, dal nome del suo scopritore), queste si comportano al pari delle sostanze diamagnetiche.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali delle sostanze diamagnetiche in presenza di un campo magnetico?
- Come si comportano le sostanze paramagnetiche quando sono immerse in un campo magnetico?
- Cosa accade alle sostanze ferromagnetiche quando raggiungono la temperatura critica?
Le sostanze diamagnetiche, come rame, acqua e argento, si magnetizzano e vengono respinte debolmente. Il campo magnetico della sostanza (Bm) è presente solo se è presente il campo del solenoide (Bo), ha verso opposto a Bo ed è proporzionale a Bo con un'entità molto piccola.
Le sostanze paramagnetiche, come alluminio e ossigeno, si magnetizzano e vengono attratte debolmente. Il campo magnetico della sostanza (Bm) è presente solo se è presente Bo, ha lo stesso verso di Bo ed è proporzionale a Bo con un'entità molto piccola.
Quando le sostanze ferromagnetiche raggiungono la temperatura critica (o di Curie), si comportano come sostanze diamagnetiche, perdendo la loro forte attrazione magnetica.
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