0203. Si può fare un insolamento magnetico con un materiale che non sia attratto dal magnete?

espertomini

Leggendo un’altra risposta icona_esperto[120] pubblicata sul sito che trattava di un isolamento magnetico, mi chiedevo se non si poteva fare un isolamento magnetico con un materiale che non sia attratto dal magnete. Se la risposta è positiva: di che materiale si tratta e dove posso trovarlo? (Andrea Bonassi) (2097)


sem_esperto_verdePer capire come funziona un materiale che isola dal campo magnetico statico bisogna partire dal fatto che non esistono cariche magnetiche libere, che siano un punto di arrivo o di partenza delle linee di forza del campo (come invece accade nel caso del campo elettrico icona_esperto[169]). A differenza di quanto avviene con le cariche elettriche non è quindi possibile avere uno schermo magnetico che blocchi le linee del campo: per realizzare una zona libera dal campo magnetico statico è possibile solo spostare le linee di campo.

ScienzaPerTutti_ferromagneticoEffetto di un materiale ferromagnetico

sulle linee del campo magnetico

All'interfaccia tra due materiali a diversa permeabilità magnetica icona_glossario (per esempio aria e ferro) le linee del campo si piegano in modo da addensarsi dentro il materiale a più alta permeabilità. Un tubo di ferro posto orizzontalmente in un campo magnetico verticale, ad esempio, ha al suo interno cavo un campo più basso di quello esterno perché una parte delle linee di campo sono deviate dentro la parete metallica.

L' efficacia di questa schermatura dipende dalla permeabilità magnetica, oltre che dallo spessore della parete schermante, quindi i materiali sviluppati per questa specifica funzione sono leghe speciali sottoposte a particolari trattamenti termici e metallurgici. Se il materiale magnetico viene allontanato dal campo magnetico tende a trattenere l'energia magnetica su di esso indotta (magnete permanente). Questa capacità chiamata "forza coercitiva", è definita come la forza magnetica necessaria a smagnetizzare completamente il materiale. Le leghe studiate per produrre schermi magnetici, oltre ad avere un'alta permeabilità magnetica sono ottimizzate anche per aver una bassa forza coercitiva. Esse sono generalmente composte da 80% nickel, 15% ferro, rame ed altro, prodotte con processi di ricottura (Mu-metal, Permalloy, HyMu-80, Hypernom). Esistono leghe a base di cobalto (Metglas) con permeabilità magnetica fino a 1.000.000 icona_esperto[120]. Questi materiali, oltre ad essere molto costosi per via dei trattamenti a cui sono sottoposti, sono facilmente danneggiati da urti e lavorazioni meccaniche perchè le tensioni interne così causate alterano la struttura microcristallina che permette una permeabilità magnetica elevata.

Questa cancellazione del campo magnetico può essere vista anche come la creazione di un dipolo icona_glossario magnetico indotto nel materiale dello schermo magnetico; questo spiega perché lo schermo è sottoposto a una forza in un campo statico: un dipolo è attratto (o respinto, in base al suo orientamento) nella direzione in cui il campo è più intenso perchè sono leggermente diverse le due forze opposte con cui sono attratte le estremità del dipolo. Nel caso particolare di un tubo orizzontale in un campo magnetico omogeneo verticale non ci sono forze risultanti che agiscono sul tubo semplicemente perché le due forze hanno la stessa intensità e si cancellano. Nel caso di un campo magnetico alternato la schermatura è molto più semplice, perché in tal caso al campo magnetico è associato anche un campo elettrico variabile che può generare una corrente in uno schermo conduttore; la corrente così indotta genera un campo magnetico variabile che si sottrae a quello primario: anche in questo caso comunque lo spessore dello schermo e le bassa resistività del materiale sono determinanti per l' efficacia dell' effetto schermante.

Piero Patteri – Fisico


 

 
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