LE PROPRIETÀ MAGNETICHE DEI MATERIALI
Sostanze ferromagnetiche, paramagnetiche e diamagnetiche
Esistono materiali che, come il ferro e il nichel, sono attratti in maniera piuttosto intensa da un magnete. Le sostanze che
si comportano in questo modo sono dette ferromagnetiche.
Si può interpretare la magnetizzazione di una sostanza ferromagnetica da parte di un campo magnetico esterno come
l'effetto dell'ordinamento dei circuiti microscopici presenti all'interno del materiale. Questo stesso effetto spiega come mai
un oggetto di ferro o di un altro materiale ferromagnetico viene attirato da un magnete: per fare un esempio, nell'estreniità
dell'oggetto che avviciniamo al polo nord della calamita si forma un polo sud magnetico (fig. 10.32) che viene attirato dal
polo nord (e lo attira a sua volta).
Se utilizziamo magneti ordinari abbiamo l'impressione che le sostanze non ferromagnetiche non reagiscano in alcun
modo alla presenza di un campo magnetico. Però in laboratorio, dove siamo in grado di creare campi magnetici di grande
intensità, possiamo osservare diversi tipi di comportamento: per esempio l'acqua, l'argento e il rame vengono debolmente
respinti da un campo magnetico. Invece l'aria e l'alluminio sono attirati, anche in questo caso con una forza molto piccola.
Le sostanze che sono respinte da un campo magnetico si dicono diamagnetiche. Quelle che vengono debolmente
attirate sono chiamate paramagnetiche.
In analogia con quello che abbiamo fatto per le sostanze ferromagnetiche, interpretiamo le proprietà magnetiche dei
diversi materiali come una conseguenza delle loro caratteristiche microscopiche. Questo significa che anche nelle
sostanze paramagnetiche i circuiti elementari sono ordinati da un campo magnetico esterno (che indicheremo con B0) in
modo da creare campi magnetici con lo stesso verso di B0. Questo effetto, però, è molto meno intenso di quello che si ha
nelle sostanze ferromagnetiche.
Nelle sostanze diamagnetiche, invece, i circuiti elementari si dispongono in modo da creare campi magnetici che hanno
verso opposto a quello di B0.
La permeabilità magnetica relativa
Nel caso di un cilindro composto di una sostanza ferromagnetica, l'azione complessiva di tutte le correnti microscopiche è
equivalente a quella di un'unica corrente (identica a quella che fluisce in un solenoide) che scorre lungo la superficie
esterna del cilindro. E quindi chiaro che queste correnti generano a loro volta un campo magnetico Bm (campo magnetico
della materia) che ha lo stesso verso di B0 (figura 10.33a). Allora all'interno di una sostanza ferromagnetica immersa in un
campo magnetico esterno B0, si ha un campo magnetico totale B = B0 + Bm, che è maggiore di B0.
La stessa cosa vale, naturalmente, per le sostanze paramagnetiche. La sola differenza è che, in questo caso, il campo
magnetico della materia è molto meno intenso di quello che si ha nelle sostanze ferromagnetiche, tanto che le linee di
campo della figura 10.33b sembrano non essere influenzate dalla presenza di Bm.
Nelle sostanze diamagnetiche i circuiti elementari si dispongono nel verso opposto a quello di B0. Per questa ragione il
campo Bm è parallelo e opposto al campo magnetico esterno e, quindi, il vettore campo magnetico totale B = B0 + Bm è
minore di B0 (figura 10.33c).
Dal punto di vista matematico possiamo dire che il campo magnetico totale B = B0 + Bm all'interno della materia è sempre
eguale al campo esterno B0 moltiplicato per un certo valore numerico µ r:
B = µ rB 0
Il numero µ, si chiama permeabilità magnetica relativa della sostanza in esame. Poichè B e B0 hanno la stessa unità di
misura, µ r è un numero puro, cioè non ha alcuna unità di misura.
Per le sostanze diamagnetiche e paramagnetiche µ r, è una costante (ciò significa che i vettori B e B0 sono sempre
direttamente proporzionali). In particolare, per le sostanze diamagnetiche B è minore di B0 e µ r risulta minore di 1 (anche
se di pochissimo). Al contrario, nelle sostanze paramagnetiche µ r è maggiore di 1 (tabella 10.2).
tratto da UGO AMALDI – FISICA - Zanichelli
