Esempio di materiali magnetici

Il Materiali magnetici sono quelli che sono in grado di produrre un campo di forza che attrae i materiali metallici, Campo chiamato anche campo magnetico.

Magnetismo

Il Magnetismo è la capacità di un materiale di produrre un campo magnetico, che avrà il compito di trasportare i metalli che gli sono vicini.

È possibile questo le correnti elettriche producono un campo magnetico passando attraverso un materiale, rendendolo magnetico. Questo fenomeno si chiama Elettromagnetismo. Oltre a questa opzione, ci sono materiali naturali o creati sinteticamente, che creano un campo magnetico.

I campi creati dai materiali magnetici provengono da due sorgenti atomiche: il momenti angolari orbitali sì spin degli elettroni, che essendo in continuo movimento nel materiale, sperimentano delle forze prima di un campo magnetico che viene applicato.

Le caratteristiche magnetiche di un materiale possono cambiare mescolandosi o legandosi con altri elementi, dove vengono alterate dalle interazioni tra atomi.

Ad esempio, un materiale non magnetico come l'alluminio può comportarsi come un materiale magnetico in materiali come la miscela Alnico (alluminio-nichel-cobalto) o manganese-alluminio-carbonio.

Anche, il materiale non magnetico può assumere questa caratteristica attraverso lavoro meccanico o altro fonte di stress che modifica la geometria del reticolo cristallino che lo componeva originariamente.

Momenti magnetici

Tutto il materiale è composto da atomi contenenti elettroni mobili. Un campo magnetico applicato su di esso agisce sempre sugli elettroni considerati singolarmente. Questo dà origine all'effetto chiamato diamagnetismo. Questo è un fenomeno ben noto e dipende esclusivamente dal movimento degli elettroni.

Gli elettroni avranno un Momento magnetico, cos'è un lavoro svolto da loro per creare un campo magnetico. Il momento magnetico può essere Orbitale, dovuto al movimento degli elettroni intorno al nucleo, o Intrinseco o spin, che è dovuto allo spin dell'elettrone stesso.

A livello dell'atomo, lo splicing di momenti magnetici, fornito dagli elettroni all'atomo o alla molecola di cui fanno parte, dà un momento magnetico risultante all'atomo o alla molecola.

Quando c'è un momento atomico o molecolare netto, i momenti magnetici tendono ad allinearsi con il campo applicato (o con i campi creati da momenti magnetici vicini), con conseguente effetto di Paramagnetismo.

Allo stesso tempo, l'energia termica presente ovunque tende ad orientare casualmente i momenti magnetico, in modo che l'intensità relativa di tutti questi effetti determinerà il comportamento del Materiale. In un materiale non magnetizzato i momenti magnetici sono orientati casualmente.

Permeabilità magnetica

I materiali magnetici sono caratterizzati dalla loro Permeabilità µ, che è la relazione tra campo di induzione magnetica (quello che viene contribuito) e il campo magnetico all'interno del materiale:

Comportamenti magnetici

I materiali che possono essere modificati con un campo magnetico possono comportarsi in vari modi, tra cui i principali sono Diamagnetismo, Paramagnetismo, Ferromagnetismo, Antiferromagnetismo efer Ferrimagnetismo.

diamagnetismo

Il diamagnetismo è un effetto che si basa sull'interazione tra il campo applicato e gli elettroni mobili del materiale.

I materiali diamagnetici sono magnetizzare debolmente nella direzione opposta quella del campo magnetico applicato. Si scopre che una forza repulsiva appare sul corpo rispetto al campo applicato.

Esempi di materiali diamagnetici sono il rame e l'elio.

Paramagnetismo

I materiali paramagnetico sono caratterizzati da atomi con a momento magnetico netto, che di solito sono allineati parallelamente a un campo applicato. Le proprietà del paramagnetismo sono le seguenti.

Materiali paramagnetici sono debolmente magnetizzati nello stesso senso rispetto al campo magnetico applicato. Quindi, una forza attrattiva appare sul corpo rispetto al campo applicato.

L'intensità della risposta è molto piccola e gli effetti sono praticamente impossibili da rilevare se non a temperature estremamente basse o campi applicati molto forti.

Esempi di materiali paramagnetici sono alluminio e sodio. Diverse varianti di paramagnetismo si verificano in funzione della struttura cristallina del materiale, che induce interazioni magnetiche tra atomi vicini.

Ferromagnetismo

Nei materiali Ferromagnetico i singoli momenti magnetici di grandi gruppi di atomi o molecole rimangono allineati tra loro a causa di un forte accoppiamento, anche in assenza di un campo esterno.

Questi gruppi sono chiamati Domini, e si comportano come un piccolo magnete permanente. I domini sono formati per ridurre al minimo l'energia magnetica tra di loro.

In assenza di un campo applicato, i domini hanno i loro momenti magnetici netti distribuiti casualmente. Quando viene applicato un campo esterno, i domini tendono ad allinearsi con il campo. Questo allineamento può rimanere in alcuni casi di accoppiamento molto forte quando il campo viene rimosso, creando un magnete permanente. L'agitazione termica tende a disallineare i domini.

Materiali ferromagnetici sono fortemente magnetizzati nella stessa direzione del campo magnetico applicato. Quindi, una forza attrattiva appare sul corpo rispetto al campo applicato.

A temperatura normale, l'energia termica non è generalmente sufficiente per smagnetizzare un materiale magnetizzato. Tuttavia, al di sopra di una certa temperatura, chiamata temperatura di Curie, il materiale diventa paramagnetico.

Un modo per smagnetizzare un materiale ferromagnetico è quindi scaldalo al di sopra di questa temperatura.

Esempi di materiali ferromagnetici sono ferro, cobalto, nichel e acciai.

Antiferromagnetismo

I materiali Antiferromagnetico hanno uno stato naturale in cui gli spin atomici degli atomi adiacenti sono opposti, così che il momento magnetico netto è zero. Questo stato naturale rende difficile la magnetizzazione del materiale.

Il fluoruro di manganese (MnF) è un semplice esempio. Al di sopra di una temperatura critica, chiamata temperatura di Neel, un materiale antiferromagnetico diventa paramagnetico.

Un altro esempio di materiale antiferromagnetico è il cromo.

ferrimagnetismo

I materiali ferrimagnetico sono simili agli antiferromagnetici, tranne per il fatto che le specie di atomi alternati sono diverse, come ad esempio, dall'esistenza di due sottoreti cristalline interlacciate e con momenti magnetici diverso.

Quindi c'è un magnetizzazione netta, che può essere molto intensa nei casi. Il Magnetite È noto come materiale magnetico fin dai tempi antichi. È uno degli ossidi di ferro (Fe₃O₄) ed è di struttura con disposizione cubica. Altri esempi di materiali ferrimagnetici sono le ferriti.

I magneti

Di solito si chiama Magnete a qualsiasi oggetto che produce un campo magnetico esterno. UN magnete permanente è un materiale che, posto in un campo magnetico sufficientemente forte, non solo produce un campo magnetico proprio o indotto, ma anche continua a produrre campo indotto anche dopo essere stato rimosso dal campo di applicazione.

Questa proprietà non viene alterata o indebolita nel tempo tranne quando il magnete è soggetto a sbalzi di temperatura, campi smagnetizzanti, sollecitazioni meccaniche, eccetera. La capacità del materiale di resistere senza modifiche alle sue proprietà magnetiche a vari tipi di ambienti e condizioni di lavoro definisce i tipi di applicazioni in cui può essere utilizzato.

È chiamato Materiale magnetico morbido a quello che perde la sua magnetizzazione quando si ritira il campo esterno che lo ha prodotto. È utile per trasportare, concentrare o modellare campi magnetici.

Il Materiali magnetici duri sono quelli che sostengono la magnetizzazione anche rimuovendo il campo applicato. Sono utilizzati per la fabbricazione di magneti permanenti.

Esempi di materiali magnetici

1. Alnico Mix (Alluminio-Nichel-Cobalto)
2. Mix Manganese-Alluminio-Carbonio
3. Rame (diamagnetico)
4. Elio (diamagnetico)
5. Alluminio (paramagnetico)
6. Sodio (paramagnetico)
7. Ferro (Ferromagnetico)
8. Cobalto (Ferromagnetico)
9. Nichel (ferromagnetico)
10. Acciai (Ferromagnetici)
11. Fluoruro di Magnesio MnF (Antiferromagnetico)
12. Cromo (Antiferromagnetico)
13. Fede Magnetite₃O₄ (Ferrimagnetico)
14. Ferriti (Ferrimagnetici)