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Fisica classica/Magnetismo della materia: differenze tra le versioni

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Le equazioni finora studiate riguardano i campi magnetici nel vuoto. La presenza di materia tranne che nei materiali ferromagnetici e superconduttori, non altera sensibilmente le equazioni. Infatti potremmo definire una permeabilità magnetica relativa analoga ad <math>\epsilon_r\ </math> in maniera tale che il campo di un solenoide sia:
Le equazioni finora studiate riguardano i campi magnetici nel vuoto.
La presenza di materia tranne che nei materiali ferromagnetici e superconduttori,
non altera sensibilmente le equazioni. Infatti potremmo definire una permeabiltà
magnetica relativa analoga ad <math>\epsilon_r\ </math>
in maniera tale che il campo di un solenoide sia:
 
<math>|\vec B|=\mu_r\mu_{\circ} nI\ </math> ▼
<math>
▲|\vec B|=\mu_r\mu_{\circ} nI\ </math>
 
Ma nella maggior parte delle sostanze <math>\mu_r\ </math> è prossima all'unità. Vi sono sostanze per cui <math>\mu_r\ </math> è minore di uno che si dicono diamagnetiche e altre in cui <math>\mu_r\ </math> è maggiore di uno che si chiamano paramagnetiche; ma questo non porta nessun cambiamento nei fenomeni di tutti i giorni. I campi magnetici vengono schermati malissimo dalla materia al contrario dei campi elettrici. Il discorso è completamente diverso per due tipi di materiali: i superconduttori e i materiali ferromagnetici. I superconduttori, sono dei solidi che in genere funzionano a temperature molto basse, oltre ad avere una resistenza elettrica nulla, godono della proprietà di essere dei diamagneti perfetti cioè <math>\vec B=0\ </math> al loro interno (i superconduttori sono per il campo magnetico l'analogo dei conduttori per il campo elettrico): sono quindi degli schermi magnetici perfetti.
Ma nella maggior parte delle sostanze <math>\mu_r\ </math> è prossima
all'unità. Vi sono sostanze per cui <math>\mu_r\ </math> è minore di uno che
si dicono diamagnetiche e altre in cui <math>\mu_r\ </math> è maggiore di uno
che si chiamano paramagnetiche; ma questo non porta nessun
cambiamento nei fenomeni di tutti i giorni. I campi magnetici
vengono schermati malissimo dalla materia al contrario dei campi
elettrici. Il discorso è completamente diverso per due tipi di
materiali: i superconduttori e i materiali ferromagnetici. I
superconduttori, sono dei solidi che in genere funzionano a
temperature molto basse, oltre ad avere una resistenza elettrica
nulla, godono della proprietà di essere dei diamagneti perfetti
cioè <math>\vec B=0\ </math> al loro interno (i superconduttori sono per il campo magnetico
l'analogo dei conduttori per il campo elettrico): sono quindi degli schermi
magnetici perfetti.
Una altra categoria di sostanze sono i materiali
ferromagnetici, per i quali se si potesse parlare di <math>\mu_r\ </math>▼
sarebbe molto grande anche alcuni milioni: ma parlare di solo▼
<math>\mu_r\ </math> è troppo riduttivo e non esaurisce la descrizione dei
fenomeni.
 
▲Una altra categoria di sostanze sono i materiali ferromagnetici, per i quali se si potesse parlare di <math>\mu_r\ </math>
La teoria del magnetismo della materia viene fatta in una maniera simile alla elettrostatica in presenza di materia introducendo un vettore <math>\vec M\ </math> che è una misura del momento
▲sarebbe molto grande anche alcuni milioni: ma parlare di solo <math>\mu_r\ </math> è troppo riduttivo e non esaurisce la descrizione dei fenomeni.
di dipolo magnetico nel materiale, le cui dimensioni sono quelle di un dipolo magnetico diviso il volume e quindi nel [[w:Sistema Internazionale|Sistema Internazionale]] si misura in <math>A/m\ </math>. Il vettore <math>\vec M\ </math> detemina delle correnti di magnetizzazione che sono sorgenti del campo. Si introduce anche il vettore campo magnetico che dipende▼
 
dalle sole correnti impresse, non quelle di magnetizzazione, <math>\vec H=0\ </math>.
▲La teoria del magnetismo della materia viene fatta in una maniera simile alla elettrostatica in presenza di materia introducendo un vettore <math>\vec M\ </math> che è una misura del momento di dipolo magnetico nel materiale, le cui dimensioni sono quelle di un dipolo magnetico diviso il volume e quindi nel [[w:Sistema Internazionale|Sistema Internazionale]] si misura in <math>A/m\ </math>. Il vettore <math>\vec M\ </math> detemina delle correnti di magnetizzazione che sono sorgenti del campo. Si introduce anche il vettore campo magnetico che dipende dalle sole correnti impresse, non quelle di magnetizzazione, <math>\vec H=0\ </math>.
 
La relazione tra i vari campi è:
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Dove <math>\chi\ </math> è detta la sucettività magnetica.
Il campo magnetico di un solenoide molto lungo ed ideale, indipendentemente dal materiale con cui è riempito vale:
è riempito vale:
 
<math>
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vi è la magnetizzazione ]]
 
La curva di isteresi di un tipico materiale ferromagnetico rende conto della peculiarità di tali materiali. Immaginiamo di avere del materiale ferromagnetico che è stato raffreddato in un campo magnetico esterno molto debole. In tale caso si ha che inizialementeinizia lemente come nella figura a fianco, la magnetizzazione (l'asse verticale) è nulla e cresce in maniera monotona con il campo Magnetico (H) applicato dall'esterno, come indica la curva centrale. Quando H esterno supera un certo valore la magnetizazzione raggiunge un valore di saturazione (la curva orizzontale), a questo punto anche se viene rimosso il campo esterno il materiale rimane magnetizzato. Per annullare la magnetizzazione è necessario applicare un forte campo magnetico di segno opposto, che è troppo elevato come nella figura inverte il segno della magnetizzazione. Riportare H nelle condizioni di saturazione iniziale non è sufficiente per invertire la magnetizzazione. Tale curva ha un chiaro comportamento di isteresi comune in meccanica ai materiali plastici. La magentizzazione del materiale dipende dalla storia del materiale: quindi naturalmente i materiali ferromagnetici sono delle memorie stabili.
Ma inoltreInoltre se il ciclo di isteresi è molto largo sono utilizzabili come magnetici permanenti.▼
applicato dall'esterno, come indica la curva centrale. Quando H esterno supera un certo valore la magnetizazzione raggiunge un valore di saturazione (la curva orizzontale), a questo punto anche se viene rimosso il campo esterno il materiale rimane magnetizzato. Per annaullare la magnetizzazione
[[Categoria:Fisica classica|Magnetismo della materia]]
è necessario applicare un forte campo magnetico di segno opposto, che è troppo elevato come nella figura inverte il segno della magnetizzazione. Riportare H nelle condizioni di saturazione iniziale
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non è sufficiente per invertire la magnetizzazione. Tale curva ha un chiaro comportamento di isteresi
comune in meccanica ai materiali plastici. La magentizzazione del materiale dipende dalla storia
del materiale: quindi naturalmente i materiali ferromagnetici sono delle memorie stabili.
▲Ma inoltre se il ciclo di isteresi è molto largo sono utilizzabili come magnetici permanenti.
 
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