Magnete permanente e suo campo magnetico. Campo magnetico, caratteristiche del campo magnetico

Quando si collegano due conduttori paralleli alla corrente elettrica, questi si attraggono o si respingono, a seconda della direzione (polarità) della corrente collegata. Ciò è spiegato dal fenomeno dell'emergere di un tipo speciale di materia attorno a questi conduttori. Questa materia è chiamata campo magnetico (MF). La forza magnetica è la forza con cui i conduttori agiscono l'uno sull'altro.

La teoria del magnetismo è nata nei tempi antichi, nell'antica civiltà dell'Asia. Nelle montagne della Magnesia trovarono una roccia speciale, i cui pezzi potevano essere attratti l'uno dall'altro. In base al nome del luogo, questa roccia venne chiamata “magnetica”. Una barra magnetica contiene due poli. Le sue proprietà magnetiche sono particolarmente pronunciate ai poli.

Una calamita appesa ad un filo mostrerà i lati dell'orizzonte con i suoi poli. I suoi poli saranno rivolti a nord e a sud. Il dispositivo bussola funziona secondo questo principio. I poli opposti di due magneti si attraggono e i poli simili si respingono.

Gli scienziati hanno scoperto che un ago magnetizzato situato vicino a un conduttore viene deviato quando la corrente elettrica lo attraversa. Ciò indica che attorno ad esso si è formato un MP.

Il campo magnetico influenza:

Cariche elettriche in movimento.
Sostanze chiamate ferromagneti: ferro, ghisa, loro leghe.

I magneti permanenti sono corpi che hanno in comune il momento magnetico delle particelle cariche (elettroni).

1 - Polo sud del magnete
2 - Polo nord del magnete
3 - MP usando l'esempio della limatura di metallo
4 - Direzione del campo magnetico

Linee di forza compaiono quando un magnete permanente si avvicina ad un foglio di carta su cui è colato uno strato di limatura di ferro. La figura mostra chiaramente la posizione dei poli con le linee di forza orientate.

Sorgenti di campo magnetico

• Variazione del campo elettrico nel tempo.
• Tariffe mobili.
• Magneti permanenti.

Conosciamo i magneti permanenti fin dall'infanzia. Erano usati come giocattoli che attiravano varie parti metalliche. Erano attaccati al frigorifero, erano integrati in vari giocattoli.

Le cariche elettriche in movimento molto spesso hanno più energia magnetica rispetto ai magneti permanenti.

Proprietà

• La principale caratteristica distintiva e proprietà del campo magnetico è la relatività. Se lasci un corpo carico immobile in un certo sistema di riferimento e metti un ago magnetico nelle vicinanze, indicherà il nord e allo stesso tempo non “sentirà” un campo estraneo, ad eccezione del campo terrestre . E se inizi a spostare un corpo carico vicino alla freccia, attorno al corpo apparirà un MP. Di conseguenza, diventa chiaro che la MF si forma solo quando si muove una certa carica.
• Un campo magnetico può influenzare e influenzare la corrente elettrica. Può essere rilevato monitorando il movimento degli elettroni carichi. In un campo magnetico, le particelle cariche verranno deviate, i conduttori in cui scorre corrente si muoveranno. Il telaio con l'alimentatore collegato inizierà a ruotare e i materiali magnetizzati si sposteranno per una certa distanza. L'ago della bussola è spesso colorato di blu. È una striscia di acciaio magnetizzato. La bussola punta sempre verso nord, poiché la Terra ha un campo magnetico. L'intero pianeta è come un grande magnete con i propri poli.

Il campo magnetico non viene percepito dagli organi umani e può essere rilevato solo da appositi dispositivi e sensori. È disponibile in tipi variabili e permanenti. Il campo alternato è solitamente creato da induttori speciali che funzionano con corrente alternata. Un campo costante è formato da un campo elettrico costante.

Regole

Consideriamo le regole di base per rappresentare il campo magnetico per vari conduttori.

Regola del succhiello

La linea di forza è rappresentata su un piano, che si trova ad un angolo di 90° rispetto al percorso del movimento attuale, in modo che in ogni punto la forza sia diretta tangenzialmente alla linea.

Per determinare la direzione delle forze magnetiche, è necessario ricordare la regola del succhiello con filettatura destrorsa.

Il succhiello deve essere posizionato lungo lo stesso asse con il vettore corrente, la maniglia deve essere ruotata in modo che il succhiello si muova nella direzione della sua direzione. In questo caso l'orientamento delle linee viene determinato ruotando la maniglia del succhiello.

Regola per succhiello ad anello

Il movimento di traslazione del succhiello in un conduttore realizzato a forma di anello mostra come è orientata l'induzione; la rotazione coincide con il flusso di corrente;

Le linee di forza hanno la loro continuazione all'interno del magnete e non possono essere aperte.

Il campo magnetico di diverse sorgenti si somma l'uno all'altro. In tal modo, creano un campo comune.

Magneti con gli stessi poli si respingono, magneti con poli diversi si attraggono. Il valore della forza di interazione dipende dalla distanza tra loro. Quando i poli si avvicinano, la forza aumenta.

Parametri del campo magnetico

• Accoppiamento di flusso ( Ψ ).
• Vettore di induzione magnetica ( IN).
• Flusso magnetico ( F).

L'intensità del campo magnetico è calcolata dalla dimensione del vettore di induzione magnetica, che dipende dalla forza F, ed è formato dalla corrente I lungo un conduttore di lunghezza l: B = F / (I * l).

L'induzione magnetica si misura in Tesla (T), in onore dello scienziato che studiò i fenomeni del magnetismo e ne elaborò i metodi di calcolo. 1 T è uguale alla forza di induzione del flusso magnetico 1 n alla lunga 1 m conduttore diritto ad angolo 90 0 alla direzione del campo, con una corrente circolante di un ampere:

1 T = 1 x A / (A x m).

Regola della mano sinistra

La regola trova la direzione del vettore di induzione magnetica.

Se il palmo della mano sinistra viene posizionato nel campo in modo che le linee del campo magnetico entrino nel palmo dal polo nord a 90 0 e 4 dita vengono posizionate lungo il flusso di corrente, il pollice mostrerà la direzione della forza magnetica.

Se il conduttore si trova ad un angolo diverso, la forza dipenderà direttamente dalla corrente e dalla proiezione del conduttore sul piano ad angolo retto.

La forza non dipende dal tipo di materiale conduttore e dalla sua sezione trasversale. Se non c'è un conduttore e le cariche si muovono in un mezzo diverso, la forza non cambierà.

Quando il vettore del campo magnetico è diretto in una direzione di una grandezza, il campo è detto uniforme. Ambienti diversi influenzano la dimensione del vettore di induzione.

Flusso magnetico

L'induzione magnetica che passa attraverso una certa area S e limitata da questa area è un flusso magnetico.

Se l'area è inclinata di un certo angolo α rispetto alla linea di induzione, il flusso magnetico viene ridotto della dimensione del coseno di questo angolo. Il suo valore massimo si forma quando l'area è perpendicolare all'induzione magnetica:

F = B * S.

Il flusso magnetico viene misurato in un'unità come "weber", che è uguale al flusso di induzione di grandezza 1 t per zona in 1 m2.

Collegamento di flusso

Questo concetto viene utilizzato per creare un valore generale del flusso magnetico, che viene creato da un certo numero di conduttori situati tra i poli magnetici.

Nel caso in cui la stessa corrente IO attraversa un avvolgimento con un numero di spire n, il flusso magnetico totale formato da tutte le spire è il flusso concatenato.

Collegamento di flusso Ψ misurato in Weber, ed è uguale a: Ψ = n * Ф.

Proprietà magnetiche

La permeabilità magnetica determina quanto il campo magnetico in un determinato mezzo è inferiore o superiore all'induzione del campo nel vuoto. Una sostanza si dice magnetizzata se produce un proprio campo magnetico. Quando una sostanza viene posta in un campo magnetico, viene magnetizzata.

Gli scienziati hanno determinato il motivo per cui i corpi acquisiscono proprietà magnetiche. Secondo l'ipotesi degli scienziati, all'interno delle sostanze si trovano correnti elettriche microscopiche. Un elettrone ha il proprio momento magnetico, che è di natura quantistica, e si muove lungo una certa orbita negli atomi. Sono queste piccole correnti che determinano le proprietà magnetiche.

Se le correnti si muovono in modo casuale, i campi magnetici da esse causati si autocompensano. Il campo esterno ordina le correnti, quindi si forma un campo magnetico. Questa è la magnetizzazione della sostanza.

Varie sostanze possono essere suddivise in base alle proprietà della loro interazione con i campi magnetici.

Sono divisi in gruppi:

Paramagneti– sostanze che hanno proprietà di magnetizzazione nella direzione di un campo esterno e hanno un basso potenziale di magnetismo. Hanno un'intensità di campo positiva. Tali sostanze includono cloruro ferrico, manganese, platino, ecc.
Ferrimagneti– sostanze con momenti magnetici sbilanciati nella direzione e nel valore. Sono caratterizzati dalla presenza di antiferromagnetismo non compensato. L'intensità del campo e la temperatura influenzano la loro suscettibilità magnetica (vari ossidi).
Ferromagneti– sostanze con aumentata suscettibilità positiva, in funzione della tensione e della temperatura (cristalli di cobalto, nichel, ecc.).
Diamagneti– hanno la proprietà di magnetizzazione nella direzione opposta al campo esterno, cioè un valore negativo di suscettibilità magnetica, indipendente dalla tensione. In assenza di campo, questa sostanza non avrà proprietà magnetiche. Queste sostanze includono: argento, bismuto, azoto, zinco, idrogeno e altre sostanze.
Antiferromagneti – hanno un momento magnetico equilibrato, con conseguente basso grado di magnetizzazione della sostanza. Quando riscaldato, si verifica una transizione di fase della sostanza, durante la quale compaiono proprietà paramagnetiche. Quando la temperatura scende al di sotto di un certo limite, tali proprietà non appariranno (cromo, manganese).

I magneti considerati vengono inoltre classificati in altre due categorie:

Materiali magnetici morbidi . Hanno una bassa coercività. Nei campi magnetici a bassa potenza possono saturarsi. Durante il processo di inversione della magnetizzazione, subiscono perdite minori. Di conseguenza, tali materiali vengono utilizzati per la produzione di nuclei di dispositivi elettrici funzionanti a tensione alternata (generatore).
Magnetico duro materiali. Hanno una forza coercitiva aumentata. Per rimagnetizzarli è necessario un forte campo magnetico. Tali materiali vengono utilizzati nella produzione di magneti permanenti.

Le proprietà magnetiche di varie sostanze trovano il loro utilizzo in progetti e invenzioni di ingegneria.

Circuiti magnetici

Una combinazione di più sostanze magnetiche è chiamata circuito magnetico. Sono simili e sono determinati da leggi matematiche simili.

Dispositivi elettrici, induttanze, ecc. funzionano sulla base di circuiti magnetici. In un elettromagnete funzionante, il flusso scorre attraverso un circuito magnetico costituito da materiale ferromagnetico e aria, che non è ferromagnetica. La combinazione di questi componenti costituisce un circuito magnetico. Molti dispositivi elettrici contengono circuiti magnetici nella loro progettazione.

Tutti sono da tempo abituati a un oggetto come un magnete. Non vediamo niente di speciale in lui. Di solito lo associamo a lezioni di fisica o dimostrazioni sotto forma di trucchi sulle proprietà di un magnete per bambini in età prescolare. E raramente qualcuno pensa a quanti magneti ci circondano nella vita di tutti i giorni. Ce ne sono dozzine in ogni appartamento. Un magnete è presente in ogni altoparlante, registratore, rasoio elettrico, orologio. Anche un barattolo di chiodi è così.

Cos'altro?

Noi persone non facciamo eccezione. Grazie alle biocorrenti che scorrono nel corpo, attorno a noi si forma uno schema invisibile delle sue linee elettriche. Il pianeta Terra è un enorme magnete. E ancora più grandiosa è la sfera di plasma del sole. Le dimensioni delle galassie e delle nebulose, incomprensibili alla mente umana, raramente permettono l'idea che tutte queste siano anche calamite.

La scienza moderna richiede la creazione di nuovi magneti grandi e superpotenti, le cui aree di applicazione sono legate alla fusione termonucleare, alla generazione di energia elettrica, all'accelerazione di particelle cariche nei sincrotroni e al recupero di navi affondate. Creare un campo super forte utilizzando è uno dei compiti della fisica moderna.

Chiariamo i concetti

Un campo magnetico è una forza che agisce su corpi carichi che sono in movimento. “Non funziona” con oggetti stazionari (o senza carica) e serve come una delle forme del campo elettromagnetico, che esiste come concetto più generale.

Se i corpi possono creare un campo magnetico attorno a sé e sperimentare la forza della sua influenza, vengono chiamati magneti. Cioè, questi oggetti sono magnetizzati (hanno il momento corrispondente).

Materiali diversi reagiscono in modo diverso ai campi esterni. Quelli che ne indeboliscono l'azione internamente sono chiamati paramagneti, e quelli che la rafforzano sono chiamati diamagnetici. Alcuni materiali hanno la proprietà di amplificare mille volte il loro campo magnetico esterno. Questi sono ferromagneti (cobalto, nichel con ferro, gadolinio, nonché composti e leghe dei metalli citati). Quelli che, se esposti a un forte campo esterno, acquisiscono essi stessi proprietà magnetiche sono chiamati magnetici duri. Altri, capaci di comportarsi come magneti solo sotto l'influenza diretta del campo e di cessare di essere tali quando questo scompare, sono magnetici dolci.

Un po' di storia

Le persone studiano le proprietà dei magneti permanenti fin da tempi molto, molto antichi. Sono menzionati nelle opere degli scienziati dell'antica Grecia già nel 600 a.C. I magneti naturali (presenti in natura) possono essere trovati nei depositi di minerali magnetici. Il più famoso dei grandi magneti naturali è conservato presso l'Università di Tartu. Pesa 13 chilogrammi e il carico che può essere sollevato con il suo aiuto è di 40 kg.

L'umanità ha imparato a creare magneti artificiali utilizzando vari ferromagneti. Il pregio di quelli in polvere (di cobalto, ferro, ecc.) risiede nella capacità di sostenere un carico pari a 5000 volte il proprio peso. I campioni artificiali possono essere permanenti (ottenuti da o elettromagneti con un nucleo, il cui materiale è ferro magnetico dolce. Il campo di tensione in essi deriva dal passaggio di corrente elettrica attraverso i fili dell'avvolgimento che circonda il nucleo.

Il primo libro serio contenente tentativi di studiare scientificamente le proprietà di un magnete è opera del medico londinese Gilbert, pubblicato nel 1600. Quest’opera contiene l’intero insieme di informazioni allora disponibili sul magnetismo e sull’elettricità, nonché gli esperimenti dell’autore.

L'uomo cerca di adattare qualsiasi fenomeno esistente alla vita pratica. Naturalmente, il magnete non ha fatto eccezione.

Come vengono utilizzati i magneti?

Quali proprietà dei magneti ha adottato l'umanità? Il suo campo di applicazione è così ampio che abbiamo l'opportunità di toccare solo brevemente i principali e più famosi dispositivi e campi di applicazione di questo meraviglioso oggetto.

Una bussola è un noto dispositivo per determinare le direzioni sul terreno. Grazie ad esso vengono tracciati percorsi per aerei e navi, trasporto terrestre e traffico pedonale. Questi strumenti possono essere magnetici (a punta), utilizzati dai turisti e dai topografi, oppure non magnetici (radio e idrobussole).

Le prime bussole furono realizzate nell'XI secolo e furono utilizzate nella navigazione. La loro azione si basa sulla libera rotazione su un piano orizzontale di un lungo ago di materiale magnetico, bilanciato su un asse. Un'estremità è sempre rivolta a sud, l'altra a nord. In questo modo potrai sempre individuare con precisione le direzioni principali relative ai punti cardinali.

Aree principali

I settori in cui le proprietà dei magneti hanno trovato la loro principale applicazione sono l'ingegneria radio ed elettrica, la costruzione di strumenti, l'automazione e la telemeccanica. Da esso vengono realizzati relè, circuiti magnetici, ecc. Nel 1820 fu scoperta la proprietà di un conduttore con corrente di influenzare l'ago di un magnete, costringendolo a girare. Allo stesso tempo, è stata fatta un'altra scoperta: una coppia di conduttori paralleli, attraverso i quali passa una corrente della stessa direzione, hanno la proprietà di attrazione reciproca.

Grazie a ciò, è stata fatta un'ipotesi sul motivo delle proprietà del magnete. Tutti questi fenomeni si verificano in relazione alle correnti, comprese quelle che circolano all'interno dei materiali magnetici. Le idee moderne nella scienza coincidono completamente con questo presupposto.

A proposito di motori e generatori

Sulla base di esso sono state create molte varietà di motori elettrici e generatori elettrici, cioè macchine di tipo rotativo, il cui principio di funzionamento si basa sulla conversione dell'energia meccanica in energia elettrica (stiamo parlando di generatori) o energia elettrica energia in energia meccanica (stiamo parlando di motori). Qualsiasi generatore funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica, ovvero l'EMF (forza elettromotrice) si verifica in un filo che si muove in un campo magnetico. Un motore elettrico funziona in base al fenomeno della forza che si forma in un filo percorso da corrente posto in un campo trasversale.

Utilizzando la forza di interazione del campo con la corrente che passa attraverso le spire delle loro parti mobili, funzionano dispositivi chiamati magnetoelettrici. Un contatore elettrico a induzione funge da nuovo potente motore elettrico CA con due avvolgimenti. Un disco conduttivo posto tra gli avvolgimenti è soggetto a rotazione mediante una coppia la cui forza è proporzionale alla potenza assorbita.

E nella vita di tutti i giorni?

Gli orologi da polso elettrici dotati di batteria in miniatura sono familiari a tutti. Grazie all'utilizzo di una coppia di magneti, una coppia di induttori e un transistor, la loro progettazione è molto più semplice in termini di numero di parti disponibili rispetto a quella di un orologio meccanico.

Sono sempre più utilizzate serrature di tipo elettromagnetico o serrature a cilindro dotate di elementi magnetici. Sia la chiave che la serratura sono dotate di un quadrante con combinazione. Quando viene inserita la chiave corretta nel foro della serratura, gli elementi interni della serratura magnetica vengono attratti nella posizione desiderata, consentendone l'apertura.

L'azione dei magneti è la base per la progettazione di dinamometri e galvanometri (un dispositivo altamente sensibile con cui si misurano le correnti deboli). Le proprietà dei magneti hanno trovato applicazione nella produzione di abrasivi. Questo è il nome dato alle particelle taglienti, piccole e molto dure necessarie per la lavorazione meccanica (molatura, lucidatura, sgrossatura) di un'ampia varietà di oggetti e materiali. Durante la loro produzione, il ferrosilicio necessario come parte della miscela si deposita parzialmente sul fondo dei forni e viene parzialmente incorporato nella composizione abrasiva. Per rimuoverlo da lì sono necessari dei magneti.

Scienza e comunicazione

Grazie alle proprietà magnetiche delle sostanze, la scienza ha l'opportunità di studiare la struttura di un'ampia varietà di corpi. Possiamo solo citare la magnetochimica o (un metodo per rilevare i difetti studiando la distorsione del campo magnetico in alcune aree dei prodotti).

Vengono utilizzati anche nella produzione di apparecchiature a banda di frequenza ultraelevata, sistemi di comunicazione radio (per scopi militari e su linee commerciali), per trattamenti termici, sia domestici che nell'industria alimentare (tutti conoscono i forni a microonde). È quasi impossibile, nell'ambito di un articolo, elencare tutti quei dispositivi tecnici e aree di applicazione altamente complessi in cui oggi vengono utilizzate le proprietà magnetiche delle sostanze.

Campo medico

Il campo della diagnostica e della terapia medica non ha fatto eccezione. Grazie agli acceleratori lineari di elettroni che generano raggi X, la terapia dei tumori viene effettuata in ciclotroni o sincrotroni, che presentano vantaggi rispetto ai raggi X nella direzionalità locale e maggiore efficienza nel trattamento dei tumori dell'occhio e del cervello.

Per quanto riguarda la scienza biologica, anche prima della metà del secolo scorso, le funzioni vitali dell'organismo non erano in alcun modo collegate all'esistenza dei campi magnetici. La letteratura scientifica veniva occasionalmente arricchita con segnalazioni isolate dell'uno o dell'altro dei loro effetti medici. Ma a partire dagli anni Sessanta le pubblicazioni sulle proprietà biologiche dei magneti si sono riversate a valanga.

Prima e ora

Tuttavia, i tentativi di curare le persone con esso furono fatti dagli alchimisti nel XVI secolo. Ci sono stati molti tentativi riusciti di curare mal di denti, disturbi nervosi, insonnia e molti problemi agli organi interni. Sembra che il magnete abbia trovato il suo utilizzo in medicina non più tardi che nella navigazione.

Nell'ultimo mezzo secolo, i braccialetti magnetici sono stati ampiamente utilizzati, popolari tra i pazienti con pressione sanguigna ridotta. Gli scienziati credevano seriamente nella capacità di un magnete di aumentare la resistenza del corpo umano. Con l'aiuto di dispositivi elettromagnetici hanno imparato a misurare la velocità del flusso sanguigno, a prelevare campioni o a somministrare i farmaci necessari tramite capsule.

Un magnete viene utilizzato per rimuovere piccole particelle metalliche che entrano nell'occhio. Il lavoro dei sensori elettrici si basa sulla sua azione (ognuno di noi ha familiarità con la procedura per eseguire un elettrocardiogramma). Al giorno d'oggi, la collaborazione dei fisici con i biologi per studiare i meccanismi profondi dell'influenza del campo magnetico sul corpo umano sta diventando sempre più stretta e necessaria.

Magnete al neodimio: proprietà e applicazioni

Si ritiene che i magneti al neodimio abbiano il maggiore impatto sulla salute umana. Sono costituiti da neodimio, ferro e boro. La loro formula chimica è NdFeB. Il vantaggio principale di un tale magnete è il forte impatto del suo campo con dimensioni relativamente piccole. Pertanto, il peso di un magnete con una forza di 200 gauss è di circa 1 g. Per fare un confronto, un magnete di ferro di pari forza ha un peso circa 10 volte maggiore.

Un altro indubbio vantaggio dei magneti citati è la loro buona stabilità e la capacità di preservare le qualità necessarie per centinaia di anni. Nel corso di un secolo, un magnete perde le sue proprietà solo dell'1%.

Come vengono trattati esattamente con un magnete al neodimio?

Con il suo aiuto migliorano la circolazione sanguigna, stabilizzano la pressione sanguigna e combattono l'emicrania.

Le proprietà dei magneti al neodimio iniziarono ad essere utilizzate per il trattamento circa 2000 anni fa. Menzioni di questo tipo di terapia si trovano nei manoscritti dell'antica Cina. Sono stati poi trattati applicando pietre magnetizzate al corpo umano.

La terapia esisteva anche sotto forma di attaccarli al corpo. La leggenda afferma che Cleopatra doveva la sua eccellente salute e la sua bellezza ultraterrena al fatto di indossare costantemente una benda magnetica sulla testa. Nel X secolo, gli scienziati persiani descrissero in dettaglio gli effetti benefici delle proprietà dei magneti al neodimio sul corpo umano in caso di eliminazione di infiammazioni e spasmi muscolari. Sulla base delle prove sopravvissute di quel tempo, si può giudicare il loro utilizzo per aumentare la forza muscolare, la forza ossea e ridurre i dolori articolari.

Da tutti i disturbi...

La prova dell'efficacia di questo effetto fu pubblicata nel 1530 dal famoso medico svizzero Paracelso. Nei suoi scritti il ​​medico descriveva le proprietà magiche di un magnete in grado di stimolare le forze del corpo e provocare l’autoguarigione. Un numero enorme di malattie a quei tempi cominciò a essere superato usando un magnete.

L'automedicazione con questo rimedio si diffuse negli Stati Uniti negli anni del dopoguerra (1861-1865), quando si verificò una categorica carenza di medicinali. Era usato sia come medicinale che come analgesico.

Dal 20° secolo, le proprietà curative dei magneti hanno ricevuto prove scientifiche. Nel 1976, il medico giapponese Nikagawa introdusse il concetto di sindrome da carenza di campo magnetico. La ricerca ha stabilito i suoi sintomi esatti. Consistono in debolezza, affaticamento, diminuzione delle prestazioni e disturbi del sonno. Ci sono anche emicranie, dolori articolari e spinali, problemi al sistema digestivo e cardiovascolare sotto forma di ipotensione o ipertensione. La sindrome riguarda sia il campo della ginecologia che le alterazioni cutanee. L’uso della magnetoterapia può normalizzare con successo queste condizioni.

La scienza non si ferma

Gli scienziati continuano a sperimentare con i campi magnetici. Gli esperimenti vengono condotti sia su animali e uccelli, sia su batteri. Le condizioni di un campo magnetico indebolito riducono il successo dei processi metabolici negli uccelli sperimentali e i batteri smettono improvvisamente di riprodursi. Con una prolungata carenza di campo, i tessuti viventi subiscono cambiamenti irreversibili.

È per combattere tutti questi fenomeni e le numerose conseguenze negative da essi provocate che viene utilizzata la magnetoterapia vera e propria. Sembra che attualmente tutte le proprietà utili dei magneti non siano state ancora adeguatamente studiate. I medici hanno davanti a sé molte scoperte interessanti e nuovi sviluppi.

Capiamo insieme cos'è un campo magnetico. Dopotutto, molte persone vivono in questo campo tutta la vita e non ci pensano nemmeno. È ora di sistemarlo!

Campo magnetico

Campo magnetico- un tipo speciale di materia. Si manifesta nell'azione su cariche elettriche in movimento e su corpi dotati di un proprio momento magnetico (magneti permanenti).

Importante: il campo magnetico non influisce sulle cariche stazionarie! Un campo magnetico viene creato anche dallo spostamento di cariche elettriche, o da un campo elettrico variabile nel tempo, o dai momenti magnetici degli elettroni negli atomi. Cioè, qualsiasi filo attraverso il quale scorre la corrente diventa anche un magnete!

Un corpo che ha un proprio campo magnetico.

Un magnete ha poli chiamati nord e sud. Le denominazioni "nord" e "sud" sono fornite solo per comodità (come "più" e "meno" nell'elettricità).

Il campo magnetico è rappresentato da linee elettriche magnetiche. Le linee di forza sono continue e chiuse e la loro direzione coincide sempre con la direzione di azione delle forze del campo. Se dei trucioli metallici sono sparsi attorno a un magnete permanente, le particelle metalliche mostreranno un’immagine chiara delle linee del campo magnetico che escono dal polo nord ed entrano nel polo sud. Caratteristica grafica di un campo magnetico - linee di forza.

Caratteristiche del campo magnetico

Le principali caratteristiche del campo magnetico sono induzione magnetica, flusso magnetico E permeabilità magnetica. Ma parliamo di tutto in ordine.

Notiamo subito che nel sistema sono fornite tutte le unità di misura SI.

Induzione magnetica B – grandezza fisica vettoriale, che è la forza principale caratteristica del campo magnetico. Indicato con la lettera B . Unità di misura dell’induzione magnetica – Tesla (t).

L'induzione magnetica mostra quanto è intenso il campo determinando la forza che esercita su una carica. Questa forza si chiama Forza di Lorentz.

Qui Q - carica, v - la sua velocità in un campo magnetico, B - induzione, F - Forza di Lorentz con cui il campo agisce sulla carica.

F– una quantità fisica pari al prodotto dell'induzione magnetica per l'area del circuito e il coseno tra il vettore di induzione e la normale al piano del circuito attraverso il quale passa il flusso. Il flusso magnetico è una caratteristica scalare di un campo magnetico.

Possiamo dire che il flusso magnetico caratterizza il numero di linee di induzione magnetica che penetrano in un'unità di area. Il flusso magnetico viene misurato Weberach (Wb).

Permeabilità magnetica– coefficiente che determina le proprietà magnetiche del mezzo. Uno dei parametri da cui dipende l'induzione magnetica di un campo è la permeabilità magnetica.

Il nostro pianeta è stato un enorme magnete per diversi miliardi di anni. L'induzione del campo magnetico terrestre varia a seconda delle coordinate. All'equatore è circa 3,1 volte 10 alla meno quinta potenza di Tesla. Inoltre, esistono anomalie magnetiche in cui il valore e la direzione del campo differiscono notevolmente dalle aree vicine. Alcune delle più grandi anomalie magnetiche del pianeta - Kursk E Anomalie magnetiche brasiliane.

L'origine del campo magnetico terrestre rimane ancora un mistero per gli scienziati. Si presume che la sorgente del campo sia il nucleo di metallo liquido della Terra. Il nucleo si sta muovendo, il che significa che la lega fusa di ferro-nichel si sta muovendo, e il movimento delle particelle cariche è la corrente elettrica che genera il campo magnetico. Il problema è che questa teoria ( geodinamo) non spiega come il campo viene mantenuto stabile.

La Terra è un enorme dipolo magnetico. I poli magnetici non coincidono con quelli geografici, pur essendo molto vicini. Inoltre, i poli magnetici della Terra si muovono. Il loro spostamento è stato registrato dal 1885. Ad esempio, negli ultimi cento anni, il polo magnetico nell'emisfero australe si è spostato di quasi 900 chilometri e ora si trova nell'Oceano Australe. Il polo dell'emisfero artico si sta muovendo attraverso l'Oceano Artico verso l'anomalia magnetica della Siberia orientale, la sua velocità di movimento (secondo i dati del 2004) era di circa 60 chilometri all'anno; Ora c'è un'accelerazione del movimento dei poli: in media, la velocità aumenta di 3 chilometri all'anno.

Qual è il significato del campo magnetico terrestre per noi? Innanzitutto il campo magnetico terrestre protegge il pianeta dai raggi cosmici e dal vento solare. Le particelle cariche provenienti dallo spazio profondo non cadono direttamente al suolo, ma vengono deviate da un magnete gigante e si muovono lungo le sue linee di forza. Pertanto, tutti gli esseri viventi sono protetti dalle radiazioni dannose.

Numerosi eventi si sono verificati nel corso della storia della Terra. inversioni(cambiamenti) dei poli magnetici. Inversione dei poli- questo è quando cambiano posto. L'ultima volta che questo fenomeno si è verificato è stato circa 800mila anni fa, e in totale ci sono state più di 400 inversioni geomagnetiche nella storia della Terra. Alcuni scienziati ritengono che, data l'accelerazione osservata del movimento dei poli magnetici, il polo successivo l’inversione dovrebbe essere prevista nei prossimi duemila anni.

Fortunatamente, nel nostro secolo non è ancora previsto un cambio di polo. Ciò significa che puoi pensare a cose piacevoli e goderti la vita nel buon vecchio campo costante della Terra, considerando le proprietà e le caratteristiche fondamentali del campo magnetico. E affinché tu possa farlo, ci sono i nostri autori, ai quali puoi affidare con fiducia alcuni problemi educativi! e altri tipi di lavoro che puoi ordinare utilizzando il link.

Per comprendere quale sia la caratteristica di un campo magnetico è necessario definire molti fenomeni. Allo stesso tempo, è necessario ricordare in anticipo come e perché appare. Scopri qual è la forza caratteristica di un campo magnetico. È importante che un tale campo possa verificarsi non solo nei magneti. A questo proposito non sarebbe male citare le caratteristiche del campo magnetico terrestre.

Emersione del campo

Per prima cosa dobbiamo descrivere l’emergere del campo. Quindi puoi descrivere il campo magnetico e le sue caratteristiche. Appare durante il movimento di particelle cariche. Può colpire in particolare i conduttori sotto tensione. L'interazione tra un campo magnetico e le cariche in movimento, ovvero i conduttori attraverso i quali scorre la corrente, avviene a causa di forze chiamate elettromagnetiche.

L'intensità o la forza caratteristica di un campo magnetico in un determinato punto spaziale viene determinata utilizzando l'induzione magnetica. Quest'ultimo è indicato con il simbolo B.

Rappresentazione grafica del campo

Il campo magnetico e le sue caratteristiche possono essere rappresentati in forma grafica utilizzando linee di induzione. Questa definizione si riferisce a linee le cui tangenti in qualsiasi punto coincideranno con la direzione del vettore di induzione magnetica.

Queste linee sono incluse nelle caratteristiche del campo magnetico e vengono utilizzate per determinarne la direzione e l'intensità. Maggiore è l'intensità del campo magnetico, maggiore sarà il numero di queste linee tracciate.

Cosa sono le linee magnetiche

Le linee magnetiche nei conduttori rettilinei percorsi da corrente hanno la forma di un cerchio concentrico, il cui centro si trova sull'asse di questo conduttore. La direzione delle linee magnetiche vicino ai conduttori che trasportano corrente è determinata dalla regola del succhiello, che suona così: se il succhiello è posizionato in modo tale da essere avvitato nel conduttore nella direzione della corrente, la direzione di rotazione della maniglia corrisponde alla direzione delle linee magnetiche.

In una bobina con corrente, anche la direzione del campo magnetico sarà determinata dalla regola del succhiello. È inoltre necessario ruotare la maniglia nella direzione della corrente nelle spire del solenoide. La direzione delle linee di induzione magnetica corrisponderà alla direzione del movimento traslatorio del succhiello.

È la caratteristica principale di un campo magnetico.

Creato da una corrente, a parità di condizioni, il campo varierà di intensità in diversi mezzi a causa delle diverse proprietà magnetiche di queste sostanze. Le proprietà magnetiche del mezzo sono caratterizzate da assoluta permeabilità magnetica. Si misura in henry per metro (g/m).

Le caratteristiche del campo magnetico includono l'assoluta permeabilità magnetica del vuoto, chiamata costante magnetica. Il valore che determina quante volte la permeabilità magnetica assoluta del mezzo differirà dalla costante è chiamato permeabilità magnetica relativa.

Permeabilità magnetica delle sostanze

Questa è una quantità adimensionale. Le sostanze con un valore di permeabilità inferiore a uno sono chiamate diamagnetiche. In queste sostanze il campo sarà più debole che nel vuoto. Queste proprietà sono presenti nell'idrogeno, nell'acqua, nel quarzo, nell'argento, ecc.

I mezzi con permeabilità magnetica superiore all'unità sono detti paramagnetici. In queste sostanze il campo sarà più forte che nel vuoto. Questi ambienti e sostanze includono aria, alluminio, ossigeno e platino.

Nel caso delle sostanze paramagnetiche e diamagnetiche, il valore della permeabilità magnetica non dipenderà dalla tensione del campo magnetizzante esterno. Ciò significa che la quantità è costante per una determinata sostanza.

Un gruppo speciale include i ferromagneti. Per queste sostanze, la permeabilità magnetica raggiungerà diverse migliaia o più. Queste sostanze, che hanno la proprietà di magnetizzarsi e di potenziare un campo magnetico, sono ampiamente utilizzate nell'ingegneria elettrica.

Intensità del campo

Per determinare le caratteristiche di un campo magnetico, è possibile utilizzare un valore chiamato intensità del campo magnetico insieme al vettore di induzione magnetica. Questo termine determina l'intensità del campo magnetico esterno. La direzione del campo magnetico in un mezzo con proprietà identiche in tutte le direzioni, il vettore dell'intensità coinciderà con il vettore dell'induzione magnetica nel punto del campo.

La forza dei ferromagneti è spiegata dalla presenza in essi di piccole parti magnetizzate arbitrariamente, che possono essere rappresentate sotto forma di piccoli magneti.

Senza campo magnetico, una sostanza ferromagnetica potrebbe non avere proprietà magnetiche pronunciate, poiché i campi dei domini acquisiscono orientamenti diversi e il loro campo magnetico totale è zero.

Secondo la caratteristica principale del campo magnetico, se un ferromagnete viene posizionato in un campo magnetico esterno, ad esempio in una bobina con corrente, sotto l'influenza del campo esterno i domini ruoteranno nella direzione del campo esterno. Inoltre, il campo magnetico sulla bobina aumenterà e l'induzione magnetica aumenterà. Se il campo esterno è sufficientemente debole, si girerà solo una parte di tutti i domini, i cui campi magnetici sono vicini alla direzione del campo esterno. All'aumentare dell'intensità del campo esterno, aumenterà il numero di domini ruotati e, ad un certo valore della tensione del campo esterno, quasi tutte le parti verranno ruotate in modo che i campi magnetici siano posizionati nella direzione del campo esterno. Questo stato è chiamato saturazione magnetica.

Relazione tra induzione magnetica e tensione

La relazione tra l'induzione magnetica di una sostanza ferromagnetica e l'intensità del campo esterno può essere rappresentata utilizzando un grafico chiamato curva di magnetizzazione. Nel punto in cui il grafico della curva si piega, la velocità di aumento dell'induzione magnetica diminuisce. Dopo la flessione, dove la tensione raggiunge un certo valore, si verifica la saturazione e la curva si alza leggermente, assumendo gradualmente la forma di una linea retta. In quest'area l'induzione continua a crescere, ma piuttosto lentamente e solo a causa dell'aumento dell'intensità del campo esterno.

La dipendenza grafica dei dati dell'indicatore non è diretta, il che significa che il loro rapporto non è costante e la permeabilità magnetica del materiale non è un indicatore costante, ma dipende dal campo esterno.

Cambiamenti nelle proprietà magnetiche dei materiali

Quando l'intensità della corrente viene aumentata fino alla completa saturazione in una bobina con nucleo ferromagnetico e poi diminuita, la curva di magnetizzazione non coinciderà con la curva di smagnetizzazione. Con intensità zero, l'induzione magnetica non avrà lo stesso valore, ma acquisirà un certo indicatore chiamato induzione magnetica residua. La situazione in cui l'induzione magnetica resta indietro rispetto alla forza magnetizzante è chiamata isteresi.

Per smagnetizzare completamente il nucleo ferromagnetico nella bobina, è necessario fornire una corrente inversa, che creerà la tensione necessaria. Diverse sostanze ferromagnetiche richiedono un pezzo di diverse lunghezze. Più è grande, maggiore è la quantità di energia richiesta per la smagnetizzazione. Il valore al quale avviene la completa smagnetizzazione del materiale è chiamato forza coercitiva.

Con un ulteriore aumento della corrente nella bobina, l'induzione aumenterà nuovamente fino alla saturazione, ma con una diversa direzione delle linee magnetiche. Quando si smagnetizza nella direzione opposta, si otterrà un'induzione residua. Il fenomeno del magnetismo residuo viene utilizzato per creare magneti permanenti da sostanze con un alto indice di magnetismo residuo. I nuclei per macchine e dispositivi elettrici sono creati da sostanze che hanno la capacità di rimagnetizzarsi.

Regola della mano sinistra

La forza che agisce su un conduttore percorso da corrente ha una direzione determinata dalla regola della mano sinistra: quando il palmo della mano vergine è posizionato in modo tale che le linee magnetiche vi entrino e quattro dita sono estese nella direzione della corrente nel conduttore, il pollice piegato indicherà la direzione della forza. Questa forza è perpendicolare al vettore di induzione e alla corrente.

Un conduttore percorso da corrente che si muove in un campo magnetico è considerato un prototipo di motore elettrico che trasforma l'energia elettrica in energia meccanica.

Regola della mano destra

Quando un conduttore si muove in un campo magnetico, al suo interno viene indotta una forza elettromotrice, che ha un valore proporzionale all'induzione magnetica, alla lunghezza del conduttore interessato e alla velocità del suo movimento. Questa dipendenza è chiamata induzione elettromagnetica. Quando si determina la direzione dell'EMF indotto in un conduttore, viene utilizzata la regola della mano destra: quando la mano destra è posizionata come nell'esempio con la sinistra, le linee magnetiche entrano nel palmo e il pollice indica la direzione del movimento del conduttore, le dita estese indicheranno la direzione dell'EMF indotto. Un conduttore che si muove in un flusso magnetico sotto l'influenza di una forza meccanica esterna è l'esempio più semplice di un generatore elettrico in cui l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica.

Può essere formulato in modo diverso: in un circuito chiuso, viene indotta una forza elettromagnetica; con qualsiasi variazione del flusso magnetico coperto da questo circuito, la forza elettromagnetica nel circuito è numericamente uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che copre questo circuito.

Questo modulo fornisce un indicatore medio di EMF e indica la dipendenza dell'EMF non dal flusso magnetico, ma dalla velocità della sua variazione.

Legge di Lenz

È inoltre necessario ricordare la legge di Lenz: la corrente indotta quando cambia il campo magnetico che passa attraverso il circuito, il suo campo magnetico impedisce questo cambiamento. Se le spire di una bobina sono attraversate da flussi magnetici di diversa entità, la forza elettromagnetica indotta nell'intera bobina è uguale alla somma dell'EDE nelle diverse spire. La somma dei flussi magnetici delle diverse spire della bobina è chiamata flusso concatenato. L'unità di misura di questa grandezza, così come del flusso magnetico, è Weber.

Quando la corrente elettrica nel circuito cambia, cambia anche il flusso magnetico che crea. In questo caso, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, all'interno del conduttore viene indotta una fem. Appare in connessione con un cambiamento di corrente nel conduttore, quindi questo fenomeno è chiamato autoinduzione e l'EMF indotto nel conduttore è chiamato EMF di autoinduzione.

Il collegamento del flusso e il flusso magnetico dipendono non solo dall'intensità della corrente, ma anche dalle dimensioni e dalla forma di un dato conduttore e dalla permeabilità magnetica della sostanza circostante.

Induttanza del conduttore

Il fattore di proporzionalità è chiamato induttanza del conduttore. Si riferisce alla capacità di un conduttore di creare un collegamento di flusso quando l'elettricità lo attraversa. Questo è uno dei parametri principali dei circuiti elettrici. Per alcuni circuiti, l'induttanza è un valore costante. Dipenderà dalle dimensioni del circuito, dalla sua configurazione e dalla permeabilità magnetica del mezzo. In questo caso, l'intensità della corrente nel circuito e il flusso magnetico non avranno importanza.

Le definizioni e i fenomeni di cui sopra forniscono una spiegazione di cosa sia un campo magnetico. Vengono inoltre fornite le principali caratteristiche del campo magnetico, con l'aiuto delle quali è possibile definire questo fenomeno.

Argomento: campo magnetico

Preparato da: Baygarashev D.M.

Controllato da: Gabdullina A.T.

Campo magnetico

Se due conduttori paralleli sono collegati a una sorgente di corrente in modo che la corrente elettrica li attraversi, a seconda della direzione della corrente al loro interno, i conduttori si respingono o si attraggono.

Una spiegazione di questo fenomeno è possibile dalla posizione in cui appare un tipo speciale di materia attorno ai conduttori: un campo magnetico.

Vengono chiamate le forze con cui interagiscono i conduttori percorsi da corrente magnetico.

Campo magnetico- questo è un tipo speciale di materia, la cui caratteristica specifica è l'effetto su una carica elettrica in movimento, conduttori che trasportano corrente, corpi con un momento magnetico, con una forza dipendente dal vettore velocità di carica, dalla direzione della corrente in il conduttore e la direzione del momento magnetico del corpo.

La storia del magnetismo risale ai tempi antichi, alle antiche civiltà dell'Asia Minore. Fu sul territorio dell'Asia Minore, in Magnesia, che furono trovate rocce, i cui campioni furono attratti l'uno dall'altro. In base al nome della zona, tali campioni cominciarono a essere chiamati “magneti”. Qualsiasi barra o magnete a forma di ferro di cavallo ha due estremità chiamate poli; È in questo luogo che le sue proprietà magnetiche sono più pronunciate. Se appendi un magnete a un filo, un polo punterà sempre verso nord. La bussola si basa su questo principio. Il polo rivolto a nord di un magnete sospeso è chiamato polo nord del magnete (N). Il polo opposto è chiamato polo sud (S).

I poli magnetici interagiscono tra loro: i poli simili si respingono e i poli diversi si attraggono. Similmente al concetto di campo elettrico che circonda una carica elettrica, viene introdotto il concetto di campo magnetico attorno a un magnete.

Nel 1820 Oersted (1777-1851) scoprì che un ago magnetico situato vicino a un conduttore elettrico viene deviato quando la corrente scorre attraverso il conduttore, cioè si crea un campo magnetico attorno al conduttore percorso da corrente. Se prendiamo un telaio con corrente, allora il campo magnetico esterno interagisce con il campo magnetico del telaio e ha un effetto orientante su di esso, cioè c'è una posizione del telaio in cui il campo magnetico esterno ha il massimo effetto rotatorio su di esso , e c'è una posizione in cui la forza di coppia è zero.

Il campo magnetico in qualsiasi punto può essere caratterizzato dal vettore B, che viene chiamato vettore di induzione magnetica O induzione magnetica al punto.

L'induzione magnetica B è una quantità fisica vettoriale, che è una forza caratteristica del campo magnetico in un punto. È pari al rapporto tra il momento meccanico massimo delle forze agenti su un telaio con corrente posta in un campo uniforme e il prodotto della forza di corrente nel telaio per la sua area:

Si assume che la direzione del vettore di induzione magnetica B sia la direzione della normale positiva al telaio, che è legata alla corrente nel telaio secondo la regola della vite destra, con una coppia meccanica pari a zero.

Allo stesso modo in cui sono state rappresentate le linee di intensità del campo elettrico, sono raffigurate le linee di induzione del campo magnetico. La linea del campo magnetico è una linea immaginaria, la cui tangente coincide in un punto con la direzione B.

Le direzioni del campo magnetico in un dato punto possono anche essere definite come la direzione che indica

il polo nord dell'ago della bussola posto in questo punto. Si ritiene che le linee del campo magnetico siano dirette dal polo nord a sud.

La direzione delle linee di induzione magnetica del campo magnetico creato da una corrente elettrica che scorre attraverso un conduttore rettilineo è determinata dalla regola del succhiello o della vite destrorsa. Si assume che la direzione delle linee di induzione magnetica sia la direzione di rotazione della testa della vite, che ne garantirebbe il movimento traslatorio nella direzione della corrente elettrica (Fig. 59).

dove n01 = 4 Pi 10 -7 V·s/(A·m). - costante magnetica, R - distanza, I - intensità di corrente nel conduttore.

A differenza delle linee del campo elettrostatico, che iniziano con una carica positiva e terminano con una carica negativa, le linee del campo magnetico sono sempre chiuse. Non è stata rilevata alcuna carica magnetica simile alla carica elettrica.

Come unità di induzione viene preso un tesla (1 T) - l'induzione di un campo magnetico così uniforme in cui una coppia meccanica massima di 1 N m agisce su un telaio con un'area di 1 m2, attraverso il quale una corrente di 1 A scorre.

L'induzione del campo magnetico può essere determinata anche dalla forza che agisce su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico.

Un conduttore percorso da corrente posto in un campo magnetico subisce l'azione di una forza Ampere, la cui grandezza è determinata dalla seguente espressione:

dove I è la forza attuale nel conduttore, io- la lunghezza del conduttore, B è l'ampiezza del vettore di induzione magnetica ed è l'angolo tra il vettore e la direzione della corrente.

La direzione della forza Ampere può essere determinata dalla regola della mano sinistra: posizioniamo il palmo della mano sinistra in modo che le linee di induzione magnetica entrino nel palmo, posizioniamo quattro dita nella direzione della corrente nel conduttore, quindi il pollice piegato mostra la direzione della forza Ampere.

Tenendo conto che I = q 0 nSv, e sostituendo questa espressione nella (3.21), otteniamo F = q 0 nSh/B sin UN. Il numero di particelle (N) in un dato volume di un conduttore è N = nSl, quindi F = q 0 NvB sin UN.

Determiniamo la forza esercitata dal campo magnetico su una singola particella carica che si muove in un campo magnetico:

Questa forza è chiamata forza di Lorentz (1853-1928). La direzione della forza di Lorentz può essere determinata dalla regola della mano sinistra: posizioniamo il palmo della mano sinistra in modo che le linee di induzione magnetica entrino nel palmo, quattro dita mostrano la direzione del movimento della carica positiva, il grande il dito piegato mostra la direzione della forza di Lorentz.

La forza di interazione tra due conduttori paralleli percorsi da correnti I 1 e I 2 è pari a:

Dove io- parte di un conduttore situato in un campo magnetico. Se le correnti sono nella stessa direzione, i conduttori si attraggono (Fig. 60), se sono nella direzione opposta, si respingono. Le forze che agiscono su ciascun conduttore sono uguali in intensità e opposte in direzione. La formula (3.22) è la base per determinare l'unità di corrente 1 ampere (1 A).

Le proprietà magnetiche di una sostanza sono caratterizzate da una quantità fisica scalare - permeabilità magnetica, che mostra quante volte l'induzione B di un campo magnetico in una sostanza che riempie completamente il campo differisce in grandezza dall'induzione B 0 di un campo magnetico in un vuoto:

In base alle loro proprietà magnetiche, tutte le sostanze sono suddivise in diamagnetico, paramagnetico E ferromagnetico.

Consideriamo la natura delle proprietà magnetiche delle sostanze.

Gli elettroni nel guscio degli atomi di una sostanza si muovono su orbite diverse. Per semplificare, consideriamo queste orbite circolari e ogni elettrone che orbita attorno a un nucleo atomico può essere considerato come una corrente elettrica circolare. Ogni elettrone, come una corrente circolare, crea un campo magnetico, che chiamiamo orbitale. Inoltre, un elettrone in un atomo ha un proprio campo magnetico, chiamato campo di spin.

Se, quando introdotto in un campo magnetico esterno con induzione B 0, si crea un'induzione B all'interno della sostanza< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (N< 1).

IN diamagnetico Nei materiali in assenza di un campo magnetico esterno, i campi magnetici degli elettroni vengono compensati e quando vengono introdotti in un campo magnetico, l'induzione del campo magnetico dell'atomo diventa diretta contro il campo esterno. Il materiale diamagnetico viene espulso dal campo magnetico esterno.

U paramagnetico materiali, l'induzione magnetica degli elettroni negli atomi non è completamente compensata e l'atomo nel suo insieme risulta essere come un piccolo magnete permanente. Di solito in una sostanza tutti questi piccoli magneti sono orientati in modo casuale e l'induzione magnetica totale di tutti i loro campi è zero. Se posizioni un paramagnete in un campo magnetico esterno, tutti i piccoli magneti - gli atomi gireranno nel campo magnetico esterno come gli aghi di una bussola e il campo magnetico nella sostanza aumenterà ( N >= 1).

Ferromagnetico sono quei materiali in cui N" 1. Nei materiali ferromagnetici si creano i cosiddetti domini, regioni macroscopiche di magnetizzazione spontanea.

In diversi domini, le induzioni del campo magnetico hanno direzioni diverse (Fig. 61) e in un grande cristallo

compensarsi reciprocamente. Quando un campione ferromagnetico viene introdotto in un campo magnetico esterno, i confini dei singoli domini si spostano in modo tale che il volume dei domini orientati lungo il campo esterno aumenta.

Con un aumento dell'induzione del campo esterno B 0, aumenta l'induzione magnetica della sostanza magnetizzata. Ad alcuni valori di B 0, l'induzione smette di aumentare bruscamente. Questo fenomeno è chiamato saturazione magnetica.

Una caratteristica dei materiali ferromagnetici è il fenomeno dell'isteresi, che consiste nell'ambigua dipendenza dell'induzione nel materiale dall'induzione del campo magnetico esterno quando cambia.

L'anello di isteresi magnetica è una curva chiusa (cdc`d`c), che esprime la dipendenza dell'induzione nel materiale dall'ampiezza dell'induzione del campo esterno con una variazione periodica piuttosto lenta in quest'ultimo (Fig. 62).

Il ciclo di isteresi è caratterizzato dai seguenti valori: B s, Br, B c. B s - valore massimo dell'induzione del materiale a B 0s; In r è l'induzione residua, pari al valore di induzione nel materiale quando l'induzione del campo magnetico esterno diminuisce da B 0s a zero; -B c e B c - forza coercitiva - un valore pari all'induzione del campo magnetico esterno necessario per modificare l'induzione nel materiale da residua a zero.

Per ogni ferromagnete esiste una temperatura (punto Curie (J. Curie, 1859-1906), al di sopra della quale il ferromagnete perde le sue proprietà ferromagnetiche.

Esistono due modi per portare un ferromagnete magnetizzato in uno stato smagnetizzato: a) riscaldare sopra il punto di Curie e raffreddare; b) magnetizzare il materiale con un campo magnetico alternato di ampiezza lentamente decrescente.

I ferromagneti con bassa induzione residua e forza coercitiva sono chiamati magnetici dolci. Trovano applicazione in dispositivi dove spesso i ferromagneti devono essere rimagnetizzati (nuclei di trasformatori, generatori, ecc.).

I ferromagneti magneticamente duri, che hanno un'elevata forza coercitiva, vengono utilizzati per realizzare magneti permanenti.