Forza magnetica attrattiva e repulsiva

• Forze magnetiche
• Poli magnetici

In fisica, il magnetismo è una delle forze attraverso cui i materiali e le particelle cariche in movimento esercitano forze o momenti di attrazione o repulsione su altri materiali o particelle cariche. Alcuni materiali ben noti che presentano proprietà magnetiche facilmente rilevabili (chiamati magneti) sono il nichel, il ferro, il cobalto, il gadolinio e le loro leghe; tuttavia, tutti i materiali sono influenzati, in misura maggiore o minore, dalla presenza di un campo magnetico. Le sostanze che subiscono un’influenza trascurabile da parte dei campi magnetici sono note come sostanze non magnetiche. Tra queste figurano il rame, l’alluminio, l’acqua e i gas.

Il magnetismo ha anche altre definizioni e descrizioni in fisica, in particolare come una delle due componenti delle onde elettromagnetiche, come la luce.

Proprio come quando gli antichi Greci scoprirono le prime pietre magnetiche presenti in natura, ovvero i magneti naturali, anche voi avete osservato una proprietà della materia chiamata magnetismo. Il magnetismo è la forza di attrazione o repulsione presente in un materiale. Alcuni materiali, come il ferro, l’acciaio, il nichel o la magnetite, presentano questa forza, mentre la maggior parte degli altri materiali non la possiede.

L’origine del magnetismo è un concetto molto complesso. Infatti, ci sono alcuni aspetti del magnetismo a livello atomico su cui gli scienziati non sono ancora pienamente d’accordo. Per cominciare a comprendere da dove abbia origine il magnetismo e perché alcuni materiali possano essere magnetizzati mentre altri no, è necessaria una discreta conoscenza della teoria quantistica. La teoria quantistica è lo studio dei salti da un livello energetico a un altro in relazione alla struttura e al comportamento degli atomi. Tuttavia, spiegare la teoria quantistica va ben oltre lo scopo di questo testo, pertanto l’argomento sarà trattato nei corsi di chimica e fisica delle scuole superiori e dell’università. È comunque possibile illustrare i principi scientifici di base del magnetismo, pur ricorrendo ad alcune generalizzazioni e semplificazioni.

Innanzitutto, devi ricordare che tutta la materia è costituita da atomi. Gli atomi hanno un centro caricato positivamente chiamato nucleo. Un nucleo contiene uno o più protoni e neutroni ed è circondato da una o più particelle caricate negativamente chiamate elettroni. Quello che hai osservato è un’animazione semplificata del centro di un atomo. Dovreste aver concluso che gli elettroni ruotano su se stessi mentre orbitano attorno al nucleo (che contiene protoni e neutroni), proprio come la Terra ruota su se stessa mentre orbita attorno al Sole. Mentre gli elettroni ruotano su se stessi e orbitano attorno al nucleo, generano un campo magnetico. A. M. Ampère fu il primo a proporre, all’inizio del XIX secolo, la teoria secondo cui i campi magnetici fossero dovuti a correnti elettriche che circolavano continuamente all’interno dell’atomo. L’intuizione di Ampère fu davvero sorprendente, considerando che all’inizio del XIX secolo non si sapeva con certezza se gli atomi esistessero e che l’elettrone sarebbe stato scoperto solo 75 anni dopo.

Che cos’è un campo magnetico e come si forma?

Un campo magnetico descrive un volume di spazio in cui si verifica una variazione di energia. Più avanti vedrete un modo semplice per rilevare un campo magnetico con una bussola. Come suggerito da Ampère, un campo magnetico si genera ogni volta che una carica elettrica è in movimento. La rotazione e l’orbita del nucleo di un atomo producono un campo magnetico, così come la corrente elettrica che scorre attraverso un filo. La direzione della rotazione e dell’orbita determinano la direzione del campo magnetico. L’intensità di questo campo è chiamata momento magnetico.

Il movimento di una carica elettrica che genera un campo magnetico è un concetto fondamentale per comprendere il magnetismo. Il momento magnetico di un atomo può derivare dallo spin dell’elettrone, ovvero dal suo movimento orbitale, oppure da una variazione del movimento orbitale degli elettroni causata da un campo magnetico applicato.

• Magneti a barra con involucro in plastica — MAG-002