Il ferromagnetismo
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Le proprietà magnetiche
dei materiali sono determinanti nel campo dello studio del
paleomagnetismo. Infatti quando un materiale ferromagnetico è
magnetizzato in una direzione, in esso la magnetizzazione non
ritornerà a zero quando il campo magnetico imposto dall’esterno
viene rimosso.E’ necessario che venga ricondotto a zero da un campo nella
direzione opposta.Se
si applica al materiale un campo magnetico oscillante, la sua
magnetizzazione seguirà un percorso detto “ciclo di isteresi
magnetica”.
L’impossibilità di
ripetere la curva di magnetizzazione è propriamente detta isteresi
ed è collegata all’esistenza dei domini magnetici nel materiale.
Il ferro, il nickel, il cobalto e qualcuna della terre rare
(cromo, gadolinio, dysprosio)
evidenziano un comportamento magnetico unico
che è detto ferromagnetismo poiché il ferro ne è il più
comune esempio. L’ordinamento in larga scala che produce i domini
magnetici nei materiali ferromagnetici proviene da una interazione
di meccanica quantistica a livello atomico. Questa interazione è
notevole in quanto blocca i momenti magnetici degli atomi vicini in
un rigido ordine parallelo su un grande numero di atomi a dispetto
dell’agitazione termica che tende a rendere casuale qualunque ordine
a livello di atomi.
Le dimensioni dei domini
variano da 0,1 mm fino a pochi mm. Quando viene applicato un campo
magnetico esterno, i domini già allineati nella direzione di questo
campo aumentano a spese di quelli ad essi vicini.
Se tutti gli spin
fossero allineati in un pezzo di ferro, il campo sarebbe di circa 2,1
Tesla. Un campo magnetico di
circa 1T può essere prodotto in un pezzo di ferro con un campo
esterno di circa 0,0002 T, il prodotto del campo esterno per un
fattore 5000!
Per un dato materiale ferromagnetico l’ordinamento in grande scala
scompare di colpo ad una certa temperatura detta temperatura di
Curie del materiale. La temperatura di Curie del ferro è circa
1043 K.
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