IL MAGNETISMO-IL FERROMAGNETISMO

… studiare, studiare ed ancora studiare, è il solo modo di capire quanto possa essere grande sia la propria ignoranza!

IL FERROMAGNETISMO Le sostanze che sono costruite per formare domini sono dette ferromagnetiche, che significa "ferro-magnetiche ." Gli elementi ferromagnetici sono il ferro , nichel e cobalto, ma è possibile combinare alcuni elementi non magnetici e formare una determinata sostanza ferromagnetica. Ad esempio, in ben determinate proporzioni, può essere aggiunto rame, manganese e alluminio, ognuno per sé stesso non è magnetico, ma produce una lega che è magneticamente simile al ferro. Materiali costituiti di atomi non ferromagnetici , quando vengono inseriti in un campo magnetico possono debolmente tentare di allinearsi nel campo o girare perpendicolarmente ad esso . Se loro stessi si allineano nella direzione del campo magnetico, che si dice che siano paramagnetici .

Se essi cercano di girarsi dalla direzione del campo , vengono chiamati diamagnetici. Ci sono solo pochi materiali diamagnetici . Alcuni dei più comuni sono oro , argento , rame , zinco e mercurio . Tutti i materiali che non rientrano nelle categorie ferromagnetici o diamagnetici sono paramagnetici . La maggiore percentuale di sostanze sono paramagnetiche . Le sostanze ferromagnetiche resisteranno ad essere magnetizzate da un campo magnetico esterno di una certa misura . Ci vuole un po 'di energia per riorganizzare anche i domini facili da spostare . Una volta magnetizzate , tuttavia , le sostanze ferromagnetiche tendono ad opporsi ad essere smagnetizzate . Si dice di avere ritenzione , o rimanenza , la capacità di trattenere il magnetismo quando un campo esterno viene rimosso . Non appena la forza di magnetizzazione viene rilasciata da una sostanza ferromagnetica magnetizzata , questa tende a ritornare modo almeno in parte al suo stato non-magnetizzato originale , ma manterrà sempre un certo magnetismo . Questo magnetismo residuo è detto magnetismo residuo . I materiali paramagnetici e diamagnetici diventano sempre completamente non- magnetici quando la forza di magnetizzazione esterna viene rimossa . Magneti permanenti e temporanei Le sostanze ferromagnetiche che trattengono bene un allineamento magnetica del dominio ( hanno un valore elevato di ritenzione ) sono usate per fare magneti permanenti . Uno dei più forti magneti è fatto da una combinazione di ferro , alluminio , nichel , cobalto e chiamato Alnico . E' usato nei magneti a ferro di cavallo , nei contatori elettrici , nelle cuffie , negli altoparlanti, nei tubi di trasmissione radar e molte altre applicazioni .

Nelle figure soprastanti mostrano il campo magnetico che circonda i magneti permanenti . Questa immagine è stata fatto mettendo un pezzo di carta sopra i magneti e spruzzando limatura di ferro sulla carta . Si può effettivamente vedere le linee di forza che attirano quando un polo nord e un polo sud sono avvicinati tra loro e repellere quando due poli nord sono vicini l'uno all'altro. Ricorda:

Poli diversi si attraggono e poli uguali si respingono

I metalli ferromagnetici che perdono facilmente il magnetismo ( hanno un basso valore di ritenzione ) sono i magneti temporanei. Essi trovano impiego nei trasformatori , bobine , relè e interruttori . Ferro puro e Permalloys ( perm è derivato da " permeabile ", non da " permanente" e significa Lega Permeabile) sono esempi di materiali magneticamente "morbidi", magneti temporanei. Del ferro finemente polverizzato, tenuto insieme con un legante non conduttivo , è utilizzato come nucleo in molte applicazioni . questi sono chiamati nuclei di ferrite

Magnetizzazione e smagnetizzazione Ci sono due semplici metodi per magnetizzare un materiale ferromagnetico . Uno è quello di avvolgere una bobina di filo intorno al materiale e forzare una forte corrente attraverso la bobina. Se il materiale ferromagnetico ha un alto valore di ritenzione , diventerà un magnete permanente . Se il materiale magnetizzato è riscaldato e lasciato raffreddare mentre è sottoposto ad una forza di magnetizzazione, un gran numero di domini sarà oscillato in allineamento provocando una maggiore densità di flusso permanente. Martellare o sbattere il materiale mentre è sotto la forza di magnetizzazione, tende ad aumentare il numero di domini che saranno influenzati . Un metodo meno efficace di magnetiz- -zazione è di lasciar vicini un materiale ad alta ritenzione ad un magnete permanente . Avete mai magnetizzato un cacciavite con questo metodo? Ciò allineerà alcuni domini del materiale e indurre uno stabile, ma relativamente debole magnetismo . Se un magnete permanente è martellato, molti dei suoi domini saranno sospinti fuori allineamento e la densità di flusso risulterà diminuita . Se riscaldato , perderà il suo magnetismo a causa di un aumento del movimento molecolare che sconvolge la struttura di dominio . Forti campi magnetici opposti posti nei pressi di un magnete permanente possono anche diminuire il suo magnetismo . E' importante che le apparecchiature contenenti magneti permanenti debbano essere trattate con cura . I magneti devono essere protetti da urti , temperature eccessive , e forti campi magnetici alternati .

Quando riscaldati i magneti permanenti perdono il loro magnetismo rapidamente e anche ad una certa temperatura . La temperatura alla quale un magnete perde il suo magnetismo è chiamata temperatura di Curie. Quando utensili o oggetti come cacciaviti o orologi diventano permanentemente magnetizzati, è possibile smagnetizzarli lentamente spostandoli da e verso l'area centrale di una bobina multi-spira nella quale scorre una relativamente forte corrente alternata (AC). La corrente alternata (AC) produce una forza di magnetizzazione continuamente alternata, ovvero con un verso che cambia. Poiché l'oggetto viene inserito nella zona del nucleo, viene magnetizzato alternativamente in un senso e poi nell'altro. Come si sposta lontano l'oggetto dal centro, via via la forza di magnetizzazione alternata diventa più debole . Quando l'oggetto è finalmente completamente fuori dal campo, il magnetismo residuo di solito è così basso da essere irrilevante.

CAMPI DEI MAGNETI PERMANENTI Quando un pezzo di materiale magneticamente duro viene sottoposto ad una forte forza di magnetizzazione, i domini sono allineati nella stessa direzione . Quando la forza di magnetizzazione viene rimossa, molti di quei domini rimangono in posizione allineata e abbiamo un magnete permanente. Un polo nord risulta essere dove la direzione delle linee di forza magnetiche si spostare verso l'esterno del magnete . Un polo sud è qualsiasi luogo in cui la direzione delle linee di forza sono rivolte verso l'interno . Se un magnete è completamente racchiuso in una scatola di ferro magneticamente 'morbido' , tutte le sue linee di forza rimangono nelle pareti della scatola e non c'è campo esterno . Questo è noto come schermatura magnetica. La schermatura può essere utilizzata in modo opposto . Un oggetto completamente circondato da uno scudo di ferro non avrà campi magnetici esterni che lo influenzano e tutte linee di forza rimarranno fuori dallo scudo permeabile .

IL MAGNETISMO DELLA TERRA Quantità sufficienti di materiali ferromagnetici che costituiscono la terra sono domini allineati in modo tale che la terra sembra essere un enorme magnete permanente . La direzione presa dalle linee di forza che circondano la superficie della terra è interno ad un punto vicino a quello che comunemente viene conosciuto per essere il Polo Nord del mondo ed opposto al Polo Sud. La familiare bussola di navigazione magnetica si compone di un piccolo magnete permanente in equilibrio su un perno . Il campo magnetico dell' ago della bussola stess si allinea con le linee di forza della terra. Come risultato , il Nord magnetico della bussola è attratto verso il Sud magnetico della Terra, dal momento che i poli diversi si attraggono . Questo significa che quando la punta magnetica Nord dell'ago si allinea, essa punta verso il Polo Sud Magnetico.

I RELE' Un relè è un dispositivo magnetico relativamente semplice che normalmente costituito da una bobina , un nucleo ferromagnetico , ed una armatura mobile su cui deporrere e contatti di apertura su cui sono fissati . Un semplice relè può essere utilizzato per chiudere un circuito quando la bobina è eccitata, questo tipo di relè è noto come "Single Pole Sigle-Throw" (SPST), ovvero singolo polo, singolo scambio, che è normalmente aperto ( NO ) . Il nucleo , il corpo a forma di U del relè , e la barra di armatura sono tutti in materiali magneticamente ferromagnetici morbidi, aventi elevata permeabilità e poca ritenzione. Uno dei contatti del relè è collegato da una striscia isolante all'armatura, e l'altra al corpo relè con un materiale isolante . I contatti sono separati elettricamente dalle parti operative di questa particolare staffetta . Una molla tiene l'armatura e ed i contatti aperti .

Quando la corrente fluisce nella bobina , il nucleo viene magnetizzato e linee di forza si sviluppano nel nucleo, attraverso l'armatura ed il corpo del relè . Lo spazio tra il nucleo e l'armatura viene riempito con spire magnetiche che cercano di far contrarre i contatti. Queste linee di forza traenti superano la tensione della molla e attraggono l'armatura verso il nucleo , provocando la chiusura dei contatti del relè . Quando la corrente nella bobina viene interrotta , i l circuito magnetico perde il suo magnetismo e la molla tira su l'armatura, aprendo i contatti . I relè sono utili per effettuare chiusure od aperture a distanza in circuiti ad alta tensione o ad alta corrente con poca tensione o poca corrente nella bobina . I contatti relè di solito sono fatti di argento o tungsteno . Argento ossida ma può essere pulito utilizzando una carta abrasiva molto fine o strofinando un pezzo di carta da stampante tra i contatti . Se i contatti sono interessati da forti correnti, possono essere lisciati con una lima fine, ma la forma originale dei contatti va mantenuta per consentire una azione di pulitura durante la chiusura per tenerli puliti.