Scopri quali metalli sono magnetici e perché

Alcuni metalli magnetici sono diversi dagli altri

I magneti sono materiali che producono campi magnetici, che attraggono metalli specifici. Ogni magnete ha un polo nord e uno sud. I poli opposti si attraggono, mentre i poli si respingono.

Mentre la maggior parte dei magneti sono fatti di metalli e leghe metalliche, gli scienziati hanno escogitato modi per creare magneti da materiali compositi, come i polimeri magnetici.

Ciò che crea il magnetismo

Il magnetismo nei metalli è creato dalla distribuzione irregolare di elettroni negli atomi di determinati elementi metallici.

La rotazione irregolare e il movimento causati da questa distribuzione irregolare di elettroni spostano la carica all'interno dell'atomo avanti e indietro, creando dipoli magnetici.

Quando i dipoli magnetici si allineano, creano un dominio magnetico, un'area magnetica localizzata che ha un polo nord e uno sud.

Nei materiali non magnetizzati, i domini magnetici si trovano in direzioni diverse, cancellandosi a vicenda. Mentre nei materiali magnetizzati, la maggior parte di questi domini sono allineati, puntando nella stessa direzione, che crea un campo magnetico. Più domini si allineano e più forte è la forza magnetica.

Tipi di magneti

• I magneti permanenti (noti anche come magneti duri) sono quelli che producono costantemente un campo magnetico. Questo campo magnetico è causato dal ferromagnetismo ed è la forma più forte di magnetismo.
• I magneti temporanei (noti anche come magneti morbidi) sono magnetici solo in presenza di un campo magnetico.
• Gli elettromagneti richiedono che una corrente elettrica attraversi i fili della bobina per produrre un campo magnetico.

Lo sviluppo dei magneti

Scrittori greci, indiani e cinesi documentarono le conoscenze di base sul magnetismo più di 2000 anni fa. La maggior parte di questa comprensione si basava sull'osservazione dell'effetto di calamite (un minerale di ferro magnetico naturale) sul ferro.

Le prime ricerche sul magnetismo furono condotte già nel XVI secolo, tuttavia lo sviluppo dei moderni magneti ad alta resistenza non avvenne fino al XX secolo.

Prima del 1940, i magneti permanenti venivano utilizzati solo in applicazioni di base, come bussole e generatori elettrici chiamati magnetos. Lo sviluppo di magneti in alluminio-nichel-cobalto (Alnico) ha permesso di sostituire i magneti permanenti con elettromagneti in motori, generatori e altoparlanti.

La creazione di magneti samario-cobalto (SmCo) negli anni '70 produsse magneti con il doppio della densità di energia magnetica di qualsiasi magnete precedentemente disponibile.

Nei primi anni '80, ulteriori ricerche sulle proprietà magnetiche degli elementi delle terre rare hanno portato alla scoperta di magneti al neodimio ferro-boro (NdFeB), che hanno portato a raddoppiare l'energia magnetica sui magneti SmCo.

I magneti delle terre rare sono ora utilizzati in tutto, dagli orologi da polso e iPad ai motori dei veicoli ibridi e generatori di turbine eoliche.

Magnetismo e temperatura

Metalli e altri materiali hanno diverse fasi magnetiche, a seconda della temperatura dell'ambiente in cui si trovano. Di conseguenza, un metallo può mostrare più di una forma di magnetismo.

Il ferro, per esempio, perde il suo magnetismo, diventando paramagnetico, quando riscaldato sopra i 718 ° C (718 ° F). La temperatura alla quale un metallo perde forza magnetica è chiamata temperatura di Curie.

Ferro, cobalto e nichel sono gli unici elementi che - sotto forma di metallo - hanno temperature di Curie superiori alla temperatura ambiente.

Come tale, tutti i materiali magnetici devono contenere uno di questi elementi.

Metalli ferromagnetici comuni e le loro temperature di Curie