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Campo magnetico e materia. Permeabilità magnetica. La classificazione distingue le sostanze in: diamagnetiche , paramagnetiche e ferromagnetiche è basata sulle diverse reazioni dei materiali sottoposti all'azione di un campo magnetico esterno.
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La classificazione distingue le sostanze in: diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche • è basata sulle diverse reazioni dei materiali sottoposti all'azione di un campo magnetico esterno.
Diamagnetiche: µr < 1 µr non dipende da c.m. e temperatura • Paramagnetiche: µr > 1 µr non dipende da c.m. • Ferromagnetiche: µr >> 1 (103-105)
Momento magnetico atomico Un elettrone che ruota intorno al nucleo da luogo a una corrente e/T. Il comportamento è analogo a quello di una spira percorsa da corrente: si parla di momento magnetico dell’elettrone µ = eS/T (µ = iS)
Polarizzazione magnetica • Una sostanza viene immersa in un campo magnetico • Gli elettroni subiscono una perturbazione del loro moto • L’atomo acquista un momento magnetico in opposizione al c.m.
Sostanze diamagnetiche • Una sostanza è classificata diamagnetica: • Gli atomi non possiedono un momento magnetico proprio • Un piccolo momento magnetico si “manifesta” quando essa viene immersa in un campo magnetico, diretto in opposizione al c.m. • Sostanze diamagnetiche: acqua, argento.
Sostanze paramagnetiche • Materiali i cui atomi e le cui molecole sono naturalmente dotati di un momento magnetico proprio. • In presenza di un campo magnetico esterno, i singoli momenti magnetici atomici tendono ad allinearsi lungo la direzione del campo applicato, rinforzandolo. • Aria, alluminio
Sostanze ferromagnetiche • Conservano un momento magnetico anche una volta rimosso il campo magnetizzante. Questo effetto è il risultato di una forte interazione tra i momenti magnetici atomici della sostanza. • I materiali ferromagnetici sono divisi in piccole aree chiamate domini; all'interno di ogni dominio i momenti magnetici sono allineati in un'unica direzione.
Isterèsi magnetica • Pierre Curie scoprì una particolarità delle sostanze ferromagnetiche: per queste sostanze la relazione tra B e B0 è molto più complessa: facendo crescere l’intensità del campo magnetico esterno B0, dapprima cresce rapidamenteanche l’intensità del campo totale B. Successivamente se si vogliono diminuire le due intensità, non ritorneranno alla condizione di partenza ma descriveranno un’intera curva. Questa relazione si chiama ciclo di isterèsi magnetica.
Isterèsi magnetica • B0 = c.m. generato dal solenoide • Il ferromagnete si “magnetizza”: acquista un c.m. Ba • B =Ba+B0
Isterèsi magnetica • Osservando la figura, allo stato iniziale B e B0 si trovano nel punto 0. • All’aumentare di B0, cresce anche B; • La relazione tra B0 e B non è una retta ma una curva: B e B0, quindi, non sono direttamente proporzionali. • B cresce rapidamente, fino a divenire costante anche se B0 continuasse ad aumentare. Questo valore si chiama saturazione.
Isterèsi magnetica • Riducendo l’intensità di B0, B non ritorna al punto 0 • la curva descrive un tragitto verso il punto Br, dove si ha l’annullamento di B0 rimane un campo magnetico residuo: la sostanza ferromagnetica ha acquistato una magnetizzazione permanente. • Per eliminare questa nuova magnetizzazione, occorre invertire il segno di B0, arrivando ad un punto a, in cui B è uguale a zero e B0 ha un valore negativo. • Facendo in modo che B0 diminuisca ancora per poi tornare a crescere, si ottiene la curva diisterèsi magnetica, notando che questa non passa più dall’origine. • Per riportare la sostanza ferromagnetica allo stato di partenza, Curie capì che era necessario riscaldare il materiale al di sopra di una certa temperatura tipica della sostanza, ossia la nota temperatura di Curie. Al di sopra di questa condizione ogni materiale diventa paramagnetico, perdendo così la propria magnetizzazione residua.
Moto di una carica in un c.m. uniforme • Una carica q che si muove con velocità v perpendicolarmente alle linee di forza di un campo magnetico uniforme B è sottoposta alla forza di Lorentz il cui modulo è: F = qvB • La forza di Lorentz F =qvB fornisce la forza centripeta del moto, che ha forma generaleF = mv2/r
Dall’essere qvB= mv2/r segue r = mv/qB Domanda: Un protone con una velocità di 3,4x106m/s entra in un campo magnetico con un’intensità di 7,7x10-2T, in direzione perpendicolare alle linee di campo. Calcola il raggio della circonferenza descritta dal protone.
