Il magnetismo è una forza invisibile, causata dagli elettroni negli atomi che compongono tutto ciò che ci circonda. Dai tuoi vestiti alla tua scrivania, ogni frammento di materia è fatto di minuscole particelle chiamate atomi. Gli atomi hanno elettroni carichi negativamente che ruotano attorno a loro. Il più delle volte, l'elettrone ruota in direzioni casuali. Quando tutti gli elettroni ruotano nella stessa direzione, creano una forza invisibile nota come magnetismo.
Una stella collassata, nota come stella di neutroni, ha la forza magnetica più forte di qualsiasi altro oggetto nell'universo.
Un magnete è un oggetto che ha un campo magnetico (un modello invisibile di magnetismo). Un magnete attrae o respinge altri oggetti.
I magneti sono generalmente realizzati in ferro o acciaio, ma anche alluminio, acciaio-ferro, rame, nichel e cobalto possono essere trasformati in potenti magneti.
L'illustrazione sottostante mostra un campo magnetico o una forza magnetica distribuita nello spazio attorno e all'interno di un magnete.
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1. Magneti a barra – La potenza di un magnete è concentrata ai poli e minore ai lati. I magneti a barra sono generalmente della forma più debole perché i poli hanno l'area più piccola. Sono la forma più comune utilizzata nella vita di tutti i giorni come magneti da frigorifero e bussole. Sono anche comunemente usati per dimostrazioni in classe. Questi sono i magneti più economici e più facili da sostituire.
2. Magneti a ferro di cavallo – I magneti a ferro di cavallo sono solo magneti a barra piegati a forma di U. La forma a U rende il magnete più forte puntando i poli nella stessa direzione. Originariamente creata per sostituire la barra magnetica, questa forma è diventata il simbolo universale dei magneti. Può essere utilizzato per raccogliere oggetti metallici di qualsiasi dimensione a seconda della forza del magnete a ferro di cavallo. Ad esempio, i piccoli ferri di cavallo possono raccogliere graffette mentre i magneti a ferro di cavallo di dimensioni industriali vengono utilizzati nell'edilizia e nell'ingegneria per raccogliere grandi pezzi di metallo pesante. I magneti a ferro di cavallo vengono utilizzati anche nella parte inferiore del pendolo.
3. Disco magnetico – Modificando la forma di un magnete, possiamo aumentare l'area dei poli, aumentando così la forza della sua attrazione. A causa della superficie ampia e piatta, i dischi magnetici hanno un'ampia area polare che li rende magneti potenti ed efficaci.
A seconda delle dimensioni del disco, questa forma ha una varietà di usi. I dischi magnetici vengono utilizzati ogni giorno nell'abbigliamento, negli accessori di moda e nell'arredamento della casa. Cucire dischi magnetici nei vestiti è un ottimo modo per tenere insieme il tessuto. I dischi magnetici di dimensioni industriali sono comunemente usati per raccogliere vecchie auto nelle discariche.
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4. Magneti a sfera - I magneti a sfera sono spesso venduti come giocattoli e articoli di novità. I magneti a sfera sono popolari giocattoli da scrivania come le uova di serpente a sonagli. Questa forma può essere utilizzata anche per creare bracciali e collane. I magneti sferici sono anche strumenti efficaci per dimostrare come sono strutturati alcuni elementi e molecole se si usano le sfere per rappresentare gli atomi.
5. Magneti a spirale - I magneti che sono una bobina elicoidale di filo sono chiamati elettromagneti e sono alcuni dei magneti più potenti che esistano. Tuttavia, diventano magnetici solo quando c'è corrente elettrica che scorre attraverso un filo nel magnete stesso. La forza e la polarità del campo magnetico creato dall'elettromagnete è regolabile in base alla corrente che attraversa il filo. Gli elettromagneti sono utilizzati in parti mobili come lettori CD, lettori DVD, finestre automatiche, dischi rigidi e porte automatiche nei supermercati.
6. Magneti cilindrici o cilindrici – I magneti cilindrici o cilindrici hanno uno spessore uguale o superiore al loro diametro. Ciò consente ai magneti di generare livelli molto elevati di magnetismo da una superficie polare relativamente piccola. A causa della loro forma, questi magneti sono ideali per usi educativi, di ricerca e sperimentali.
7. Magneti a forma di anello – La maggior parte dei magneti ad anello sono magnetizzati assialmente. I poli nord e sud si trovano sulle superfici circolari piatte ("superiore e inferiore"). I pochi magneti ad anello magnetizzati diametralmente con i poli “sinistra e destra” sono specificatamente contrassegnati. Gli anelli sono simili ai dischi ma sono cavi al centro. Meno volume significa che gli anelli non sono resistenti come dischi comparabili, tuttavia, il centro cavo li rende molto più versatili: gli anelli scivolano facilmente su tubi o aste.
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Esistono tre tipi principali di magneti: temporanei, permanenti ed elettromagneti.
Temporaneo - Alcuni ferro e leghe di ferro possono essere facilmente magnetizzati anche da un debole campo magnetico. Tuttavia, quando il campo magnetico viene rimosso, l'oggetto perde gradualmente il suo magnetismo.
Permanente - Esempi sono alnico (lega di alluminio, nichel-cobalto) e ferriti (materiale simile alla ceramica costituito da una miscela di ossidi di ferro con nichel, stronzio o cobalto). Una volta magnetizzati, questi oggetti non perdono facilmente il loro magnetismo.
Elettromagneti : vengono utilizzati quando è necessario un magnete molto forte. Gli elettromagneti vengono realizzati posizionando un'anima metallica all'interno di una bobina di filo che trasporta corrente elettrica. L'elettricità che attraversa il filo produce un campo magnetico. Mentre scorre la corrente elettrica, il nucleo agisce come un forte magnete. Computer, televisori e motori elettrici sono elettromagneti.
I tipi comuni di materiale con cui sono realizzati i magneti permanenti sono ceramica, alnico e neodimio. I magneti in ceramica sono potenti e funzionano bene per la maggior parte degli esperimenti. I magneti in alnico sono ancora più forti e funzionano molto bene per gli esperimenti scientifici, anche se sono più costosi dei magneti in ceramica. I magneti al neodimio sono così forti che un mezzo pollice di diametro può sollevare diversi chili di oggetti ferromagnetici. Sono i più costosi di questi tre tipi di magneti.
1. Proprietà attraente : il magnete attrae materiali ferromagnetici come ferro, cobalto e nichel.
2. Proprietà repulsiva – Ogni magnete ha un polo sud e un polo nord. Come i poli magnetici si respingono e diversamente dai poli magnetici si attraggono.
3. Proprietà direttiva – Un magnete sospeso liberamente punta sempre in direzione nord-sud.
La terra è un magnete molto grande e c'è un campo magnetico tutt'intorno a noi. I suoi poli nord e sud sono altamente magnetici. Il Polo Nord della Terra è anche un polo nord magnetico: una bussola punta il nord verso il Polo Nord perché attratto dal campo magnetico terrestre.
Al centro della Terra gira il nucleo terrestre. Il nucleo è costituito principalmente da ferro. La porzione esterna del nucleo è di ferro liquido che ruota e trasforma la terra in un gigantesco magnete. È qui che otteniamo i nomi dei poli nord e sud. Questi poli sono in realtà i poli positivo e negativo del gigantesco magnete terrestre. Questo è molto utile per noi qui sulla Terra in quanto ci consente di utilizzare i magneti nelle bussole per trovare la nostra strada e assicurarci che stiamo andando nella giusta direzione. È utile anche ad animali come uccelli e balene che utilizzano il campo magnetico terrestre per trovare la giusta direzione durante la migrazione. Forse la caratteristica più importante del campo magnetico terrestre è che ci protegge dal vento solare e dalle radiazioni del Sole.
Una bussola contiene un piccolo magnete. La freccia indica sempre il Polo Nord.
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