Campo magnetico e materia
Permeabilità magnetica
La classificazione distingue le sostanze in:
diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche
è basata sulle diverse reazioni dei materiali
sottoposti all'azione di un campo magnetico esterno.
Diamagnetiche: µr < 1
µr non dipende da c.m. e temperatura
Paramagnetiche: µr > 1
µr non dipende da c.m.
Ferromagnetiche: µr >> 1 (103-105)
Momento magnetico atomico
Un elettrone che ruota intorno al nucleo
da luogo a una corrente e/T.
Il comportamento è analogo a quello di
una spira percorsa da corrente: si parla di
momento magnetico dell’elettrone
µ = eS/T
(µ = iS)
Polarizzazione magnetica
Una
sostanza viene immersa in un
campo magnetico
Gli elettroni subiscono una
perturbazione del loro moto
L’atomo acquista un momento
magnetico in opposizione al c.m.
Sostanze diamagnetiche
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Una sostanza è classificata diamagnetica:
Gli atomi non possiedono un momento
magnetico proprio
Un piccolo momento magnetico si
“manifesta” quando essa viene immersa in
un campo magnetico, diretto in
opposizione al c.m.
Sostanze diamagnetiche: acqua, argento.
Sostanze paramagnetiche
Materiali i cui atomi e le cui molecole sono naturalmente
dotati di un momento magnetico proprio.
In presenza di un campo magnetico esterno, i singoli
momenti magnetici atomici tendono ad allinearsi lungo la
direzione del campo applicato, rinforzandolo.
Aria, alluminio
Sostanze ferromagnetiche
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Conservano un momento magnetico anche una
volta rimosso il campo magnetizzante. Questo
effetto è il risultato di una forte interazione tra i momenti
magnetici atomici della sostanza.
I materiali ferromagnetici sono divisi in piccole aree
chiamate domini; all'interno di ogni dominio i momenti
magnetici sono allineati in un'unica direzione.
Isterèsi magnetica
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Pierre Curie scoprì una particolarità delle sostanze
ferromagnetiche: per queste sostanze la relazione tra B e
B0 è molto più complessa: facendo crescere l’intensità del
campo magnetico esterno B0, dapprima cresce
rapidamente anche l’intensità del campo totale B.
Successivamente se si vogliono diminuire le due intensità,
non ritorneranno alla condizione di partenza ma
descriveranno un’intera curva. Questa relazione si chiama
ciclo di isterèsi magnetica.
Isterèsi magnetica
Isterèsi magnetica
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Osservando la figura, allo stato iniziale B e B0 si trovano
nel punto 0.
All’aumentare di B0, cresce anche B;
La relazione tra B0 e B non è una retta ma una curva: B e
B0, quindi, non sono direttamente proporzionali.
B cresce rapidamente, fino a divenire costante anche se
B0 continuasse ad aumentare. Questo valore si chiama
saturazione.
Isterèsi magnetica
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Riducendo l’intensità di B0, B non ritorna al punto 0
la curva descrive un tragitto verso il punto Br, dove si ha
l’annullamento di B0 rimane un campo magnetico residuo: la sostanza
ferromagnetica ha acquistato una magnetizzazione permanente.
Per eliminare questa nuova magnetizzazione, occorre invertire il
segno di B0, arrivando ad un punto a, in cui B è uguale a zero e B0 ha
un valore negativo.
Facendo in modo che B0 diminuisca ancora per poi tornare a
crescere, si ottiene la curva di isterèsi magnetica, notando che questa
non passa più dall’origine.
Per riportare la sostanza ferromagnetica allo stato di partenza, Curie
capì che era necessario riscaldare il materiale al di sopra di una
certa temperatura tipica della sostanza, ossia la nota temperatura di
Curie. Al di sopra di questa condizione ogni materiale diventa
paramagnetico, perdendo così la propria magnetizzazione residua.
Moto di una carica in un c.e.
Forza di Lorentz
Forza di Lorentz
Forza di Lorentz
Moto di una carica in un c.m. uniforme
Una carica q che si muove con velocità v
perpendicolarmente alle linee di forza di un campo
magnetico uniforme B è sottoposta alla forza di Lorentz il
cui modulo è: F = qvB
La forza di Lorentz F = qvB
fornisce la forza centripeta del
moto, che ha forma generale
F = mv2/r
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Dall’essere qvB = mv2/r segue
r = mv/qB
Domanda: Un protone con una velocità di 3,4x106 m/s
entra in un campo magnetico con un’intensità di 7,7x10-2 T,
in direzione perpendicolare alle linee di campo. Calcola il
raggio della circonferenza descritta dal protone.
