Magnetismo

Il magnetismo è un fenomeno presente in tutta la natura e nella tecnologia artificiale. Il magnetismo è ciò che ci permette di orientarci con una bussola.

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Indice

    Si pensa addirittura che questo effetto, causato dal campo magnetico terrestre, sia anche quello che permette agli uccelli di orientarsi. Non c'è da stupirsi che gli uccelli siano in grado di migrare per grandi distanze attraverso paesi e oceani per poi ritrovarsi nel posto giusto!

    Probabilmente conosciamo meglio i magneti prodotti dalle barre magnetiche che potreste aver visto o usato in classe o nel laboratorio scolastico. Questi magneti permanenti attraggono i materiali magnetici verso di loro e hanno un polo nord e un polo sud. Tutti questi fenomeni familiari sono racchiusi nel termine generale di magnetismo.

    Magnetismo: definizione

    Il magnetismo può essere un concetto complicato, per cui è utile per la sua comprensione fornire alcune definizioni precise.

    Il magnetismo è l'effetto di repulsione o attrazione tra due magneti.

    Un magnete è un dispositivo che genera un campo magnetico. In genere, sono costituiti da metalli detti ferromagnetici.

    Il magnetismo è dovuto alla presenza di un campo magnetico

    Un campo magnetico è un campo vettoriale che circonda un magnete o una carica in movimento, questo campo influenza le cariche elettriche, i circuiti, le correnti elettriche e i materiali magnetici.

    I campi magnetici possono essere utilizzati per determinare come i magneti influenzano gli altri oggetti magnetici o le particelle cariche che li circondano.

    Magnetismo: proprietà

    Come il campo elettrico, che sappiamo essere attrattivo o repulsivo, anche gli effetti magnetici possono essere attrattivi o repulsivi. Tuttavia, in generale, le linee del campo magnetico, che indicano l'intensità e la direzione del campo magnetico, sono chiuse. Ciò significa che gli effetti magnetici non sono mai solo attrattivi o solo repulsivi, ma sono sempre entrambi, a seconda di dove ci troviamo rispetto alla sorgente del campo magnetico.

    Prima di comprendere questo concetto con i magneti, prendetevi un momento per analizzare le linee di campo magnetico generate da un magnete a barra:

    Magnetismo Magnete e linee di campo StudySmarterFig. 1 - Disegno della disposizione di limatura di ferro attorno a un magnete.

    Come mostrato in Fig. 1, le linee del campo magnetiico possono essere facilmente tracciate grazie all'orientamento della limatura di ferro che subiscono l'effetto del magnete. Si può anche notare che le linee formano "anelli" chiusi che vanno da un polo all'altro (indicati con "N" e "S" nell'immagine).

    Magnetismo Poli di un magnete StudySmarterFig. 2 - Diagramma di un magnete. I suoi poli sono indicati in verde e rosse, mentre le linee di campo sono rappresentate con delle frecce che escono dal polo nord del magnete e entrano nel polo sud.

    Polo magnetico terrestre

    Non è un caso che i punti di un magnete in cui le linee del campo magnetico entrano ed escono siano chiamati poli. Questo si riferisce al campo magnetico creato dalla Terra, che si produce lungo l'asse che unisce i poli ed è responsabile del funzionamento delle bussole.

    Magnetismo Polo magnetico terrestre StudySmarterFig. 3 - Rappresentazione del campo magnetico terrestre.

    È importante non confondere poli magnetici e poli geografici della Terra! Infatti, i poli magnetici non sono fissi e si muovono nello spazio, perché il campo magnetico terrestre varia nel tempo.

    Inoltre, poli magnetici e geografici sono "invertiti" nella nomenclatura: le linee di campo del campo magnetico terrestre si chiudono nel nord geografico, tuttavia, questo equivale al polo sud magnetico!

    Studieremo le proprietà del campo magnetico più approfonditamente nei rispettivi articoli. Per ora, l'importante è comprendere una proprietà fondamentale del magnetismo: poli dello stesso tipo si respingono, mentre poli del tipo opposto si attraggono.

    Principi di magnetismo ed elettromagnetismo

    Il magnetismo è la classe di fenomeni e proprietà fisiche causate dai campi magnetici, questi campi possono essere descritti dalle leggi dell'elettromagnetismo o leggi di Maxwell.

    I magneti sono gli oggetti più semplici che mostrano proprietà magnetiche, ma il numero di fenomeni che sono magnetici in natura non si limita ai magneti a barra o a ferro di cavallo che conosciamo bene. Possiamo, però, usare qeusti magneti per testare le proprietà dei campi magnetici generali utilizzando questi magneti permanenti, che sono risorse semplici e accessibili.

    Un principio fondamentale dei campi magnetici è che sono prodotti dal movimento di particelle cariche. Il campo magnetico prodotto dai fili che trasportano corrente è prodotto dal fluire della corrente elettrica. Il campo magnetico prodotto da un magnete permanente può essere spiegato considerando la sua struttura atomica e osservando che ogni atomo agisce come un piccolo magnetino. Se, in generale, questi magneti sono orientati casualmente e non producono un campo magnetico macroscopico, nei magneti naturali, questi piccoli magneti si dispongono secondo direzioni preferenziali.

    Un altro principio chiave dei campi magnetici è che la loro forza diminuisce con l'aumentare della distanza dalla sorgente del campo magnetico. Ad esempio, il campo magnetico prodotto dai magneti a barra circondati da della limatura di ferro può essere visto diminuire di intensità con la distanza dal magnete.

    Dopo aver osservato le immagini delle linee di campo magnetico in questo articolo, potreste aver notato alcune altre proprietà chiave delle linee di campo magnetico, alcune delle quali sono state menzionate in precedenza. Le linee di campo magnetico sono sempre costituite da anelli chiusi. Ciò significa che se seguiamo una linea di campo magnetico, alla fine torneremo sempre al punto di partenza. Le linee del campo magnetico non possono incrociarsi tra loro e hanno una particolare direzione associata ad esse, che punta nella direzione del campo magnetico situato in ogni punto delle linee di campo.

    Uno degli esempi più comuni di dispositivi che generano campi magnetici sono i "solenoidi". Si tratta di bobine che trasportano corrente arrotolate a spirale. Il flusso di corrente produce un campo magnetico nella regione interna della bobina che punta lungo la direzione del cilindro formato dalla bobina stessa. L'immagine qui sotto mostra schematicamente questo fenomeno:

    Magnetismo Solenoide StudySmarterFig. 4 - Linee di campo di un solenoide.

    All'interno del solenoide, il campo magnetico è approssimativamente uniforme e molto forte. All'esterno della bobina, il campo magnetico è più debole e diminuisce di intensità con la distanza dalla bobina.

    Magnetismo: tipi

    Non andremo nel dettaglio di tutti i tipi di magnetismo possibili, ma è importante comprendere la differenza tra quelli che chiamiamo magneti permanenti e i magneti indotti. Vedremo insieme la differenza tra i due e alcuni esempi reali per entrambi i tipi di magnetismo.

    Magneti permanenti

    I magneti permanenti producono un loro campo magnetico. Questo campo magnetico permanente non può essere "acceso o spento", è semplicemente sempre presente. Un modo semplice e veloce per verificare se un oggetto è un magnete permanente è tenerlo vicino a un altro magnete permanente. Se i due oggetti si respingono o si attraggono non appena vengono tenuti vicini, possiamo essere certi che anche l'oggetto in questione è un magnete permanente.

    Magnetismo Magnete StudySmarterFig. 5 - I magneti permanenti, come suggerisce il nome, sono permanentemente magnetici. Hanno sempre un polo nord e un polo sud.

    I magneti permanenti, come il magnete a barra della figura sopra, hanno sempre un polo nord e un polo sud. È possibile determinare quale estremità di un magnete permanente sia il polo nord e quale il polo sud tenendo un'estremità del magnete a una distanza ravvicinata dal polo nord di un altro magnete permanente conosciuto; se i magneti si attraggono l'un l'altro, allora l'estremità tenuta al polo nord del magnete conosciuto è un polo sud e se i due si respingono, allora l'estremità tenuta al magnete conosciuto è il polo nord.

    Magneti indotti

    I magneti indotti sono oggetti o materiali che diventano magnetici quando vengono posti in un campo magnetico. Quando i magneti indotti vengono rimossi dal campo magnetico, perdono rapidamente tutto o la maggior parte del loro magnetismo, per cui chiamiamo i magneti indotti magneti temporanei.

    Un esempio di magnete indotto è un cacciavite che generalmente non è magnetico e viene posto a contatto con un magnete. Dopo un periodo di tempo sufficientemente lungo, il cacciavite "acquisirà" delle capacità magnetiche temporanee e può essere usato, per esempio, per raccogliere delle viti cadute a terra.

    Magnetismo - Punti chiave

    • Il magnetismo è l'effetto di repulsione o attrazione tra due magneti.
    • Un campo magnetico è un campo vettoriale che circonda un magnete o una carica in movimento, questo campo influenza le cariche elettriche, i circuiti, le correnti elettriche e i materiali magnetici.
    • In un magnete, le linee di campo formano "anelli" chiusi che vanno da un polo all'altro.
    • I poli magnetici e geografici terrestri sono "invertiti" nella nomenclatura: le linee di campo del campo magnetico terrestre si chiudono nel nord geografico, tuttavia, questo equivale al polo sud magnetico!
    • Poli dello stesso tipo si respingono, mentre poli del tipo opposto si attraggono.
    • I campi magnetici sono prodotti dal movimento di particelle cariche.
    • Esistono magneti permanenti e magneti indotti (o temporanei).

    References

    1. Fig. 2 - VFPt cylindrical magnet thumb.svg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VFPt_cylindrical_magnet_thumb.svg) by Geek3 (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Geek3) is licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
    2. Fig. 3 - VFPt Earths Magnetic Field Confusion.svg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VFPt_Earths_Magnetic_Field_Confusion.svg) by Geek3 (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Geek3) is licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
    3. Fig. 4 - Picture of a Solenoid.png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Picture_of_a_Solenoid.png) by Rajiv1840478 is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)
    4. Fig. 5 - Bar magnet.jpg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bar_magnet.jpg) by Aney is licensed by CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
    Domande frequenti riguardo Magnetismo

    Cosa si intende con il termine magnetismo?

    Con il termine magnetismo si intendono tutti quei fenomeni per cui materiali magnetici si attraggono o respingono.

    Come si crea il magnetismo?

    Il magnetismo può essere naturalmente presente nei materiali, oppure può venire indotto. In entrambi i casi, la ragione è nella struttura atomica del materiale.

    Perché la Terra è un magnete?

    La Terra agisce come un magnete a causa del nucleo fuso di ferro e nichel al centro della Terra. Questi elementi, nel loro movimento agiscono come una corrente elettrica e inducono un campo magnetico.

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    Le linee di campo di un magnete a barra sono sempre...

    Vero o Falso: i magneti hanno sempre un polo nord e un polo sud.

    Vero o falso: il polo nord geografico e magnetico coincidono.

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