Gli spin e le orbite degli elettroni in effetti trasformano qualsiasi atomo in un minuscolo magnete a barra. Per la maggior parte dei materiali i momenti magnetici di questi atomi puntano in direzioni casuali e i loro campi si annullano per non produrre magnetismo netto.
Al contrario, alcune sostanze sono ferromagnetico e i loro momenti magnetici si allineano spontaneamente in modo che i loro campi siano paralleli tra loro e si sommano. Questo allineamento è limitato a una piccola regione chiamata a dominio, con molti di questi domini che costituiscono un materiale ferromagnetico.
Sebbene abbiano rafforzato i campi magnetici, i domini stessi sono orientati in modo casuale, di nuovo con conseguente assenza di magnetismo complessivo. Un campo magnetico esterno, tuttavia, può allineare i domini in modo che i loro campi magnetici si rafforzino a vicenda, producendo un campo netto attraverso un oggetto e creando quindi un magnete. Questo fenomeno, chiamato ferromagnetismo, è la base dei magneti di tutti i giorni. A temperatura ambiente solo quattro elementi sono ferromagnetici e hanno questo comportamento: ferro, cobalto, nichel e gadolinio.
Usi del magnetismo
I materiali magnetici morbidi come il ferro sono facili da magnetizzare ma i domini vengono randomizzati non appena il campo esterno scompare; di conseguenza, il materiale perde rapidamente il suo magnetismo. Questa proprietà è utile per elettromagneti e dispositivi come testine di registrazione o cancellazione su nastro, che devono generare campi magnetici temporanei o che cambiano rapidamente.
I materiali magnetici duri come l'acciaio sono più difficili da magnetizzare e anche più difficili da smagnetizzare; dopo la rimozione del campo esterno, possono conservare il loro magnetismo per lungo tempo – a volte per milioni di anni, una caratteristica che aiuta nella datazione geologica delle rocce. I materiali magnetici duri vengono quindi utilizzati per realizzare magneti permanenti.
Questo processo di magnetizzazione ha ampie applicazioni pratiche, con il registratore a nastro come solo un esempio. Il nastro di registrazione è costituito da una striscia di Mylar lunga e sottile rivestita con particelle fini di ossido di ferro o biossido di cromo. Mentre il nastro si sposta sotto la testina di registrazione, un campo magnetico allinea i domini su questo rivestimento in risposta alla musica o al segnale dati. Successivamente i domini mantengono il campo magnetico impresso per una successiva riproduzione.
I dischi rigidi dei computer utilizzano essenzialmente lo stesso processo per l'archiviazione dei dati magnetici su piatti che ruotano rapidamente.
Magnetismo indesiderato
Dopo essere entrati in contatto con magneti o tavole di bloccaggio magnetiche, gli oggetti in acciaio possono magnetizzarsi involontariamente. Anche la lavorazione, la saldatura, la rettifica e persino le vibrazioni possono magnetizzare l'acciaio. Gli effetti indesiderati includono strumenti che attirano trucioli e trucioli metallici, una superficie ruvida dopo la zincatura e saldature che penetrano solo da un lato.
Allo stesso modo, il contatto costante con il nastro magnetico può conferire un magnetismo residuo all'apparecchiatura di registrazione, che aumenta il rumore e provoca una registrazione del suono imprecisa.
Per essere riutilizzato, un nastro audio può essere ripristinato allo stato vuoto eseguendo la sua lunghezza oltre una testina di cancellazione, un processo noioso e poco pratico, specialmente su larga scala. I dischi rigidi del computer scartati potrebbero contenere dati proprietari o sensibili che non dovrebbero essere disponibili ad altri. In questi casi il supporto di registrazione deve essere smagnetizzato alla rinfusa.
Perché usare uno smagnetizzatore?
Il fastidio del magnetismo indesiderato ha portato allo sviluppo di smagnetizzatori sia piccoli che industriali. Uno smagnetizzatore, noto anche come a smagnetizzare, utilizza elettromagneti per generare campi magnetici AC intensi e ad alta frequenza. In risposta, i singoli domini si riallineano casualmente in modo che i loro campi magnetici si annullino o quasi si annullino, eliminando o riducendo sostanzialmente il magnetismo indesiderato.
Alcuni smagnetizzatori non usano elettricità o elettromagneti ma hanno invece magneti di terre rare, per fornire i potenti campi magnetici necessari.
Questo principio di smagnetizzazione viene utilizzato anche nei registratori a nastro. Quando il nastro passa sotto una testina di cancellazione, un campo magnetico ad alta ampiezza e frequenza randomizza i domini in preparazione per la registrazione di nuovi suoni o dati. Su larga scala, gli smagnetizzatori di massa cancellano intere bobine di nastri magnetici o dischi rigidi in un unico passaggio.
Una macchina smagnetizzatore può avere una delle diverse configurazioni comuni, a seconda dello scopo. Uno strumento di smagnetizzazione portatile smagneterebbe punte da trapano, scalpelli o piccole parti che poggiano su una superficie piana o passano attraverso un foro.
I materiali spessi o gli oggetti solidi di grandi dimensioni potrebbero dover passare attraverso un tunnel di smagnetizzazione abbastanza grande da contenere una persona in piedi. La frequenza, l'intensità del campo di smagnetizzazione e la velocità di trasmissione devono essere adattate all'oggetto e al campo magnetico residuo da cancellare.