Glossario – Magnete

 

Etimo secondo TPS

 

Dal latino magnetes. Greco magnes (sottinteso lithos, pietra di Magnesia). L’etimo è incerto, poiché i linguisti propongono due derivazioni: la prima da Magnesia, città alle falde del Monte Sipilo nell’Asia Minore (esistono tre città antiche con questo nome), nelle cui vicinanze sarebbe abbondata la pietra con la proprietà di attrarre materiale ferroso; la seconda dalla parola greca magganeia, incanto, arte magica, perché in tempi arcaici si attribuiva a un magico incanto la proprietà di attrarre il ferro. La radice *MAG- si ritrova nell’antico persiano magu col significato di grande e di purificatore in quanto sacerdote del fuoco. Sanscrito mah-ati: ingrandire, sacrificare, festeggiare; maha: festa, sacrificio, oblazione. Italiano: magia. Russo, magnit. Da ultimo, si avanza, con molta cautela, poiché la veridicità dovrebbe essere sostenuta da ulteriori ricerche, una terza proposta, intimamente connessa al suono della parola: unione tra la radice *MA- (di materia, madre ecc. che indica rapporto, misura) e la radice *AG- (di Agni, fuoco): fuoco dello spazio. Il suono della consonante “m” per gli indoeuropei veniva espresso per definire tutto ciò che ha un limite e una misura, ovvero tutto ciò che esiste al mondo; da qui nacquero i termini come materia, misura, madre (F. Rendich, DEC, p. 283).

 

Magnete significa cuore spaziale

 

Nel Lambdoma Generatore la definizione è: Il Magnete è il potere centrale della Vita (2.1)

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Treccani

 

magnète s. m. [dal lat. magnes –etis (o, come agg., lapis magnes), gr. Μάγνης (λίϑος), propr. «(pietra) di Magnesia (al Sipilo)», in quanto presso tale località dell’Asia Minore vi erano giacimenti di rocce aventi la proprietà di attirare il ferro (v. magnesia)]. –

1. Nel linguaggio tecn. e scient., corpo magnetizzato (detto comunem. anche calamita), che genera cioè un campo magnetico capace di attrarre oggetti ferromagnetici (per es., pezzi di ferro) ad esso avvicinati: qualunque ne sia la forma, il campo magnetico è più intenso in prossimità di particolari zone, dette regioni polari o poli del magnete. M. permanenti, quelli esistenti in natura (m. naturali) e costituiti da frammenti di magnetite, ovvero quelli (m. artificiali) ottenuti assoggettando temporaneamente sostanze ferri- o ferromagnetiche a un intenso campo magnetico e nei quali la magnetizzazione persiste al cessare di questo. M. temporanei, quelli in cui la magnetizzazione cessa al cessare del campo esterno, solitamente generato da bobine in cui può circolare una corrente elettrica, avvolte in genere su un nucleo di materiale ferrimagnetico oppure ferromagnetico: in tal caso sono detti elettromagneti e hanno svariate utilizzazioni in dispositivi elettrici o elettromeccanici (quali relè, telecomandi, motori elettrici, dispositivi di sollevamento) e negli acceleratori di particelle (m. deflettori o focalizzatori); m. superconduttore, particolare elettromagnete in cui il campo magnetico è generato da una bobina superconduttrice e può raggiungere valori decisamente superiori a quelli tipici dei magneti convenzionali.

2. Macchina magnetoelettrica (ossia macchina dinamoelettrica in cui il campo induttore è generato da un magnete permanente anziché da un elettromagnete) generatrice di corrente alternata; in partic., m. di accensione, impiegato per alimentare il circuito di accensione dei motori a carburazione nei casi in cui non sia possibile installare una batteria (come nei piccoli motoveicoli, nei motori fuoribordo, ecc.).

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Wikipedia

 

Magnete

Un magnete (o calamita) è un corpo che genera un campo magnetico. Il nome deriva dal greco μαγνήτης λίθος (magnétes líthos), cioè “pietra di Magnesia”, dal nome di una località dell’Asia Minore, nota sin dall’antichità per gli ingenti depositi di magnetite. Un campo magnetico è invisibile all’occhio umano, ma i suoi effetti sono ben noti: sposta materiali ferromagnetici come il ferro e fa attrarre o respingere due magneti.

Un magnete permanente è formato da un materiale ferromagnetico (soltanto alcuni) che è stato magnetizzato e crea un proprio campo magnetico. I materiali che possono essere magnetizzati sono anche quelli fortemente attratti da una calamita, e sono chiamati ferromagnetici (o ferrimagnetici); questi includono ferro, nichel, cobalto, alcune leghe di terre rare e alcuni minerali naturali come la magnetite. Anche se i materiali ferromagnetici (e ferrimagnetici) sono gli unici attratti da una calamita così intensamente da essere comunemente considerati “magnetici”, tutte le sostanze rispondono debolmente ad un campo magnetico, attraverso uno dei numerosi tipi di magnetismo.

I materiali ferromagnetici possono essere suddivisi in materiali magneticamente “morbidi” (come ad esempio il ferro ricotto), che possono essere magnetizzati ma che tendono a non rimanere in tale stato, e materiali magneticamente “duri“, che invece rimangono magnetici. I magneti permanenti sono costituiti da materiali ferromagnetici “duri” sottoposti durante la loro produzione ad un trattamento speciale in un potente campo magnetico, che allinea la loro struttura microcristallina interna e li rende molto difficili da smagnetizzare. Per smagnetizzare un magnete di questo tipo, infatti, deve essere applicato un certo campo magnetico la cui intensità dipende dalla coercitività del materiale corrispondente; i materiali “duri” hanno alta coercitività, mentre quelli “morbidi” hanno bassa coercitività.

Un elettromagnete è costituito da una bobina di filo conduttore che agisce come un magnete quando una corrente elettrica passa attraverso di essa, ma che smette di essere una calamita quando la corrente si ferma. Spesso un elettromagnete è avvolto attorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico (per esempio l’acciaio) per aumentare il campo magnetico prodotto dalla bobina.

La forza complessiva di un magnete è misurata dal suo momento magnetico, o in alternativa dal flusso magnetico totale che produce. La forza locale del magnetismo in un materiale viene misurata dalla sua magnetizzazione.

Polo nord e polo sud del campo magnetico

Storicamente, i termini polo nord e polo sud di un magnete rispecchiano la consapevolezza delle interazioni tra esso e il campo geomagnetico: un magnete liberamente sospeso in aria si orienterà lungo la direzione nord-sud a causa dell’attrazione dei poli magnetici nord e sud della Terra; l’estremità del magnete che punta verso il polo nord geografico della Terra viene chiamato polo nord del magnete, mentre ovviamente l’altra estremità sarà il polo sud del magnete.

L’odierno polo nord geografico della Terra corrisponde però al suo polo sud magnetico; complicando ulteriormente lo scenario, si è scoperto che le rocce magnetizzate presenti nei fondali oceanici mostrano come il campo geomagnetico abbia invertito la propria polarità più volte nel passato. Fortunatamente, utilizzando un elettromagnete e la regola della mano destra, l’orientamento di un qualsiasi campo magnetico può essere definito senza doversi riferire al campo geomagnetico.

Per evitare ulteriori confusioni tra poli geografici e magnetici, questi ultimi vengono spesso indicati come “positivo” e “negativo” (dove il polo positivo è quello corrispondente al polo nord geografico).

Origini fisiche del magnetismo

Magneti permanenti

Qualsiasi oggetto comune è composto da particelle come i protoni, i neutroni e gli elettroni; ciascuna di esse ha tra le sue proprietà quanto-meccaniche lo spin, che associa a queste particelle un campo magnetico. Da questo punto di vista, ci si aspetta che qualsiasi corpo materiale, essendo composto da innumerevoli particelle, possieda caratteri magnetici (persino le particelle di antimateria hanno proprietà magnetiche); l’esperienza quotidiana, tuttavia, smentisce questa affermazione.

All’interno di ogni atomo o molecola, le disposizioni di ogni spin seguono rigidamente il Principio di esclusione di Pauli; comunque sia, nelle sostanze diamagnetiche non esiste un ordinamento “a lungo raggio” di questi spin, per cui non esiste un campo magnetico, dato che ogni momento magnetico di una particella è annullato da quello di un’altra.

Nei magneti permanenti, invece, questo ordinamento a lungo raggio esiste; il grado più elevato di ordinamento è quello presente nei cosiddetti domini magnetici: essi possono essere considerati come microscopiche regioni dove una forte interazione tra particelle, detta interazione di scambio, genera una situazione estremamente ordinata; più elevato è il grado di ordine del dominio, più forte risulterà il cl’elettromagnete.

Ruolo degli elettroni

Gli elettroni giocano un ruolo primario nella formazione del campo magnetico; in un atomo, gli elettroni si possono trovare sia singolarmente sia a coppie, all’interno di ciascun orbitale. Se sono in coppia, ciascun elettrone ha spin opposto rispetto all’altro (spin su e spin giù); dal momento che gli spin hanno direzione opposta, essi si annullano a vicenda: una coppia di elettroni non può dunque generare un campo magnetico.

In molti atomi, però, si trovano elettroni spaiati: tutti i materiali magnetici possiedono elettroni di questo tipo, ma non è detto che al contrario un atomo con elettroni spaiati sia ferromagnetico. Per poter essere ferromagnetico, gli elettroni spaiati del materiale devono anche interagire fra di loro a larghe scale, in modo da essere tutti orientati nella medesima direzione. La specifica configurazione elettronica degli atomi, così come la distanza tra ciascun atomo, è il principale fattore che guida questo ordinamento a lungo raggio. Se gli elettroni mostrano lo stesso orientamento, essi si trovano nello stato a minore energia.

Elettromagneti

L’esempio più semplice di elettromagnete è quello di un filo arrotolato a mo’ di bobina una o più volte: questa configurazione prende il nome, rispettivamente, di spira o solenoide. Quando la corrente elettrica attraversa la bobina, quest’ultima genera un campo magnetico attorno a sé. L’orientamento del campo magnetico può essere determinato attraverso la regola della mano destra, mentre la sua intensità dipende da vari fattori: dal numero di spire si ricava la superficie dell’interazione, dalla densità di corrente elettrica l’attività; più spire sono presenti (o più grande è la densità di corrente), più risulterà elevato il campo magnetico.

Se la bobina è vuota al suo interno, il campo generato sarà estremamente debole; vari materiali ferromagnetici o paramagnetici possono essere utilizzati per costituire il nucleo di un elettromagnete: l’aggiunta di queste componenti può far aumentare l’intensità del campo magnetico di 100 o addirittura 1000 volte.

A distanze considerevoli rispetto alle dimensioni del magnete, il campo magnetico osservato segue la legge dell’inverso del cubo: l’intensità del campo è inversamente proporzionale al cubo della distanza.

Se l’elettromagnete poggia su una lastra metallica, la forza necessaria a separare i due oggetti sarà tanto più grande quanto più le due superfici saranno piatte e lisce: in questo caso infatti avranno un maggior numero di punti di contatto e più piccola sarà la riluttanza del circuito magnetico.

Gli elettromagneti trovano applicazioni in diverse situazioni, dagli acceleratori di particelle, ai motori elettrici, alle macchine per l’imaging a risonanza magnetica. Vi sono anche macchinari più complessi dove non si utilizzano semplici dipoli magnetici, bensì quadrupoli magnetici, con lo scopo, per esempio, di concentrare i fasci di particelle. Un esempio è costituito dallo spettrometro di massa.

Recentemente campi di svariati milioni di tesla sono stati prodotti in solenoidi micrometrici nei quali veniva fatta passare una corrente di milioni di ampere, mediante scarica impulsiva di una batteria di condensatori. Le intense forze generate dalla scarica portavano il sistema ad implodere, distruggendo l’esperimento in pochi millisecondi.

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