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Magnete permanente

Un magnete permanente o un magnete permanente è un materiale da cui emana sempre una forza magnetica. Tale magnete permanente può attrarre sostanze ferromagnetiche (ad esempio ferro o cobalto). Inoltre, i poli con lo stesso nome di due magneti permanenti si respingono a vicenda. Un magnete permanente può essere smagnetizzato da un forte campo magnetico esterno, che contrasta il campo magnetico del magnete permanente. Una magnetizzazione è possibile anche con una forte forza meccanica o raggiungendo una temperatura superiore alla cosiddetta temperatura di Curie

Quali magneti permanenti ci sono?

Esistono fondamentalmente tre tipi di magneti permanenti: magneti al neodimio, magneti in ferrite e magneti AlNiCo. Tra due poli con lo stesso nome di due magneti, ad esempio tra due poli nord o due poli sud, le forze magnetiche sono repulsive. Se i poli sono opposti, cioè polo sud verso polo nord o viceversa, i due magneti si attraggono. Varie leghe, nichel, cobalto e ferro sono sostanze ferromagnetiche. Possono essere magnetizzati. Sono attratti anche da un magnete permanente.

Magnete permanente ed elettromagnete

Diversamente da un solenoide, un magnete permanente non richiede energia elettrica per mantenere un campo magnetico. Gli elettroni ruotano nel magnete permanente sono stati allineati in parallelo e rimangono in questo orientamento grazie all'interazione di scambio. L'allineamento parallelo stesso può essere ottenuto, ad esempio, mediante un campo magnetico. I magneti possono anche sorgere naturalmente, per esempio raffreddando la roccia ferromagnetica fusa. Pertanto, il nome deriva dal modo in cui: gli antichi greci trovarono pietre magnetiche in quel momento vicino alla città di Magnesia.

Un elettromagnete può anche essere spento in modo efficace spegnendo la corrente. Inoltre, è anche possibile riposizionarlo, in cui semplicemente cambia la direzione corrente. Tuttavia, un magnete permanente non può essere semplicemente spento - ecco perché la designazione tocca anche questo. Pertanto, solo la fornitura di energia meccanica, termica o magnetica porta a una smagnetizzazione. In particolare, nei primi due casi, è possibile che la sostanza fondamentale del magnete permanente sia danneggiata. Inoltre, il magnete permanente deve essere nuovamente magnetizzato dopo la magnetizzazione. Come già accennato, un magnete permanente sopra la temperatura specifica di Curie è completamente smagnetizzato. È quindi logico che un magnete permanente abbia una temperatura operativa massima.

Come un materiale ferromagnetico diventa un magnete permanente

Il processo di magnetizzazione segue una cosiddetta isteresi - questo è chiamato comportamento asimmetrico del materiale o magnetizzazione durante l'ascesa di un campo magnetico esterno e la conseguente riduzione del campo magnetico. La formazione dell'isteresi si basa sull'interazione di scambio, che stabilizza l'orientamento dei magneti elementari nel materiale ferromagnetico. Un ferromagnete non magnetizzato ha quindi proprietà magnetiche differenti rispetto a un ferromagnete magnetizzato. Il campo magnetico del ferromagnete che rimane dopo l'allineamento degli spin elettronici dopo lo spegnimento del campo magnetico esterno rende il materiale ferromagnetico un magnete permanente. Inoltre, questa restante magnetizzazione è chiamata rimanenza.

Spesso la forza di un campo magnetico di un magnete permanente dipende dai materiali utilizzati. L'intensità del campo magnetico dipende anche da come e in particolare da quanto esattamente il materiale è stato magnetizzato. Una grande rimanenza può essere raggiunta solo se tutti gli spin atomici sono completamente allineati. Ciò richiede macchine corrispondenti e know-how tecnico. I campi magnetici stessi sorgono solo attraverso un movimento di carica, come descritto dalle equazioni di Maxwell. Mostrano anche che un campo magnetico sorge sempre con un polo sud e un polo nord. Le cariche in movimento nel magnete permanente sono gli elettroni dei singoli atomi con il loro caratteristico spin dell'elettrone. Questo movimento di carica microscopico e lo stato di moto risultante degli elettroni si traducono in un momento magnetico e in una forza magnetica. Queste forze seguono un campo magnetico, che può essere rappresentato da linee di campo. A seconda della distanza delle linee di campo tra loro, il campo magnetico è più forte o più debole. Inoltre, le linee di campo indicano la direzione del campo magnetico: le linee di campo mostrano sempre al di fuori del campo magnetico dal polo nord a quello sud. Tuttavia, non si fermano nel magnete stesso, ma vanno avanti: nel magnete stesso, le linee di campo puntano dal polo sud al polo nord.

Quale forza magnetica può essere visto da un magnete permanente, dipende principalmente dalle dimensioni, l'energia della interazione di scambio, la completezza dell'orientamento e delle dimensioni dei momenti magnetici dei singoli atomi. Il prodotto energetico misura l'energia magnetica di un magnete. Tale energia magnetica è influenzata dalle quantità appena citate ed è anche immagazzinata in un magnete permanente. Il prodotto energetico, a sua volta, è un indicatore della qualità di un magnete: più grande è il prodotto energetico, maggiore è la qualità e maggiore è l'energia magnetica di un magnete permanente.