«Per caso scoprii una relazione diretta tra il magnetismo e la luce, ed anche tra l’elettricità e la luce, ed il campo che si apre è così grande e credo così ricco che naturalmente voglio vederlo per primo”- Michael Faraday

I magneti sono uno degli strumenti che abbiamo presenti nel nostro quotidiano, poiché li possiamo vedere in ogni contesto e luogo. Basta solo andare in cucina, aprire la porta del frigorifero, piena di diversi magneti di ricordi e di viaggi. Ora pensa agli auricolari, o agli altoparlanti del computer; sono magneti quelli che li fanno funzionare. Se sei uno che continua ad alzare ed abbassare il finestrino dell’automobile, ricordati che anche questo è possibile grazie a materiali magnetici.

I magneti si trovano, letteralmente, dappertutto. L’elettricità ed il magnetismo, e la scienza che sottende i campi magnetici, fanno parte delle risorse scientifiche più utili che abbiamo a nostra disposizione. Ci sarebbero molte cose che non funzionerebbero se non li avessimo.

Tuttavia, data l’ubiquità del materiale magnetico e degli strumenti magnetici, diamo per scontato questo fenomeno. Però, se ti soffermi a riflettere su questo un istante, non ti sembra sorprendente la disciplina del magnetismo? Non è incredibile che un pezzo di metallo possa far muoverne un altro attraverso una forza invisibile? Non credi che la scienza che sta dietro questo strano processo sia veramente allucinante?

Se a te non sembra, forse è perché non conosci sufficientemente l’argomento. Con l’intenzione di convincerti che la forza magnetica è, in realtà, una delle cose più interessanti che incontriamo in natura, diamo un’occhiata e questo fenomeno

Sicuramente sarai d’accordo con quanto diciamo quando lo leggerai. Inoltre, puoi consultare la nostra guida completa su magnetismo ed elettromagnetismo.

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In che cosa consiste esattamente l’elettromagnetismo?

Il magnetismo è la forza attraverso la quale i materiali magnetici attraggono o respingono altri materiali magnetici. In effetti, questo è il modo più comune  in cui il magnetismo è visto in azione nella vita quotidiana: quando avviciniamo o allontaniamo pezzi  di metallo verso altri pezzi di metallo.

Vuoi sapere in cosa consiste il magnetismo?

Per inciso, questo è ciò che rende i magneti così interessanti e così utili nella vita quotidiana. La forza magnetica è una forza senza contatto, ciò implica che non è necessario toccare i materiali magnetici per sentire il loro effetto.

Non si tratta tuttavia di nessun tipo di magia, anche se a volte lo si sia creduto. Piuttosto, le forze che esercitano questi materiali sono il risultato di un processo che avviene ad un livello tropo piccolo perché lo si possa vedere con i nostri occhi. A questo livello, tutto è in movimento.

Ciò che genera la forza della quale siamo testimoni è il risultato di due fenomeni che accadono a questo livello. Il primo è il “momento magnetico” di un determinato elemento e le sue particelle, e l’altro, una corrente elettrica.

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«Momenti magnetici» ed elettroni

Ciò che accade ad un livello più piccolo è relazionato con gli elettroni, una delle parti subatomiche di qualsiasi materiale.

Questi elettroni si muovono o girano attorno al nucleo dell’atomo. Ogni elettrone possiede una carica, in genere, negativa (sono i protoni ad avere carica positiva). Dall’altra parte, la carica elettrica e gli spin di questi elettroni si trovano in equilibrio, ciò implica che il numero di ioni positivi è uguale al numero di ioni negativi.

La natura tende a cercare la stabilità e, in questo contesto, questo si traduce nel fatto che i materiali non magnetici sono la norma, dovuto al fatto che con la parità  di ioni positivi e negativi, il “momento magnetico” si annulla. Questo è utile poiché, se fosse il contrario, tutto nell’universo potrebbe essere magnetico, cosa che non risulterebbe molto pratica.

In alcune occasioni, è vero che gli elettroni di un materiale possono non trovarsi in equilibrio. Tuttavia, la maggior parte del tempo, la loro carica magnetica non è allineata, cosa che è un prerequisito per il magnetismo vero e proprio.

Il magnetismo, nella forma a noi conosciuta, con i due poli magnetici di una calamita, avviene quando i momenti magnetici degli elettroni, sono tutti allineati, e cioè, puntano nella stessa direzione. Solo in questo punto, un materiale produrrà un campo magnetico sufficientemente forte per essere rilevante.

Elettricità e magnetismo

Come abbiamo detto, ci sono due fonti di magnetismo. La prima è il momento magnetico degli elettroni ed il loro allineamento. La seconda è mediante una corrente elettrica.

Le correnti elettriche producono magnetismo perchè l’elettricità è il flusso di elettroni attraverso un materiale. Tenendo in conto ciò, siamo di fronte ad un fenomeno nel quale tutti gli elettroni si allineano necessariamente attraverso il loro movimento, e questo movimento dà al cavo elettrico una carica positiva ed una carica negativa.

Elettromagneti

Probabilmente avrai sentito parlare qualche volta di elettromagneti o dell’elettromagnetismo in generale. In questo caso, ci si riferisce a magneti super forti che funzionano con l’elettricità. Insieme alla maggior parte delle cose che funzionano con l’elettricità, possono essere accese o spente, il che li rende molto pratici a seconda del settore.

Se prendi una sostanza magnetica e la avvolgi con una bobina di filo, con una carica elettrica, vedrai che il magnete che ne resulta è davvero potente. Tutta la bobina si magnetizza in questo modo, e gli elettroni del filo producono un campo magnetico che attrae verso il centro della bobina.

Non appena si interrompa l’elettricità, la bobina cesserà di essere magnetica.

Senza dubbio, si tratta di una parte fondamentale dell’elettromagnetismo.

Che cos’è un campo magnetico?

I magneti attraggano e respingono altre cose che sono suscettibili alla forza del magnetismo. Fin qui, tutto chiaro.

Tuttavia, l’importante è ciò che succede tra i due materiali magnetici. Qui è dove interviene il campo magnetico, un campo di forza invisibile che consiste nella disposizione degli elettroni nell’area circostante.

Sicuramente avrai visto precedentemente diagrammi di campi magnetici. Ciò che sicuramente distingui è la natura di dipolo dei magneti, il fatto che i magneti abbiano un polo nord e un polo sud, così come le linee del campo magnetico che tendiamo a tracciare tra i dipoli.

Queste linee rappresentano il flusso magnetico che esce dal polo nord e entra attraverso il polo sud. Più le linee sono vicine, più forte sarà la magnetizzazione. A proposito, nel caso non lo sapessi, queste linee non si incrociano mai.

Limatura di ferro

Uno dei modi migliori per vedere un vero campo magnetico è usando la limatura di ferro.

Procurati una barra magnetica e una manciata di pezzettini di metallo: limatura di ferro, cioè polvere di ferro.

Lascia cadere il ferro sopra il magnete ed osserva come appare il campo magnetico, con tutte le diverse linee di forza incluse. In effetti, è piuttosto impressionante.

Quali tipi di magneti e magnetismo esistono?

Gli elettromagneti producono un forte campo magnetico.

Non tutti i magneti sono uguali. Poichè sappiamo che esiste la forza elettromagnetica, così come i magneti “normali”, possiamo supporre che ci siano anche più tipi di magneti. Ad esempio, già abbiamo citato i magneti a barra,

Gli scienziati amano incasellare le cose, per cui risulta essenziale conoscere le diverse categorie che creano per incasellare le cose.

Diamagnetismo

Iniziamo dal diamagnetismo. Si tratta di un tipo di magnetismo che praticamente ogni cosa possiede sempre. Tuttavia, non è particolarmente “magnetico” nel senzo che ci è convenzionalmente familiare.

Piuttosto, in un materiale che è “diamagnetico”, non troviamo elettroni sciolti. In presenza di sostane paramagnetiche o ferromagnetiche, il diamagnetismo è sopraffatto.

Paramagnetismo

I materiali paramagnetici sono quelli che sono debolmente attratti da qualsiasi campo magnetico al quale siano esposti. La maggior parte dei componenti chimici sono paramagnetici, perchè di solito hanno elettroni che non sono accoppiati; questo significa che anche elementi come l’ossigeno sono in reaaltà paramagnetici, cosa che probabilmente molte persone non sanno.

Nelle sostanze paramagnetiche, gli elettroni non accoppiati si allineano con il campo magnetico, ciò che fornisce a qualsiasi sostanza, una carica generale

Materiali ferromagnetici

I matriali ferrromagnetici sono quelli che conosciamo come magnetici.

Anche questi materiali hanno elettroni sciolti. Tuttavia, a differenza dei materiali paramagnetici, gli elettroni nei materiali ferromagnetici tendono ad allinearsi spontaneamente. Questo significa che non hanno bisogno di un campo magnetico esterno per diventare magnetici.

Questi materiali sono quelli che normalmente chiamiamo magnetici, come il ferro, il nichel ed il cobalto.

Il ferro è un materiale ferromagnetico.

Magneti temporali e magneti permanenti

Questi due termini appaiono piuttosto frequentemente nelle conversazioni riguardo il magnetismo, nonostante  la differenza fra essi sia abbastanza ovvia.

 I magneti permanenti sono quelli che sono ferromagnetici.  Questi mantengono il loro potenziale magnerico anche dopo essere stati in presenza di un campo magnerico esterno.

I magneti temporali sono quelle sostanze paramagnetiche che necessitano di una forza esterna. Ad esempio, i fermacarte, oggetti che reagiscono al magnetismo però che non sono magnetici di per se stessi.

A proposito, riscaldare una sostanza ferromagnetica influisce sul suo potenziale magnetico. L’energia del calore crea una volatilità atomica molto maggiore, il che significa che gli elettroni non possono rimanere allineati.

Scopri cosa sono i trasformatori, una delle tecnologie magnetiche più importanti!

La Terra è magnetica?

Sapevi che la terra ha un campo magnetio? Questo è il motivo per il quale diciamo che i magneti hanno un polo “nord” ed un polo “sud”

Tutto il pianeta è magnetico, ragione per la quale funzionano le bussole. Se prendi una manciata di terra, questa non sarà magnetica, però la dimensione della terra produce un tale campo magnetico che risulta il più grande del pianeta.

Perhè? Nessuno ne è certo al 100%. Tuttavia, gli scienziari credono che si debba alle correnti di convenzione nel nucleo della Terra, composte principalmente da ferro e nichel. In effetti, questa è l’origine delle aurore boreali.

Le aurore boreali sono il risultato del campo magnetico della Terra.

Hai già sentito parlare dell’induzione elettromagnetica?

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Paola

Traduttrice, insegnante, chissà un giorno....scrittrice. Ma con un'infinita passione per le lingue straniere