Materiali che possono essere magnetizzati

Molti materiali hanno proprietà magnetiche e la capacità di essere magnetizzati. Due classi di materiali con proprietà magnetiche sono i materiali paramagnetici e ferromagnetici. Questi materiali hanno proprietà magnetiche naturali che consentono loro di essere attratti da un magnete. I materiali paramagnetici sono debolmente attratti dai magneti e i materiali ferromagnetici sono fortemente attratti dai magneti. Queste proprietà derivano dalle loro strutture subatomiche, che determinano quali materiali possono essere fortemente magnetizzati e quali possono essere solo debolmente magnetizzati.

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Il nucleo di ciò che consente a un materiale di essere magnetizzato risiede nella sua struttura subatomica in cui gli elettroni ruotano attorno al nucleo degli atomi del materiale. Un elettrone rotante crea un campo magnetico chiamato dipolo che, come un normale magnete a barra, ha sia il polo nord che il polo sud. Quando la maggior parte degli elettroni ruota nella stessa direzione, il materiale ha il potenziale per essere magnetizzato. Tuttavia, se un materiale non ha una grande porzione dei suoi elettroni che ruotano nella stessa direzione, allora ha meno potenziale di essere magnetizzato perché gli elettroni che ruotano in modo opposto neutralizzano il magnetismo individuale dell'altro campi. Un esempio di un materiale che ha la maggior parte dei suoi elettroni che ruotano nella stessa direzione e può essere fortemente magnetizzato è il ferro. Un esempio di un materiale che non ha la maggioranza dei suoi elettroni che ruotano nella stessa direzione e può essere magnetizzato solo debolmente è l'alluminio.

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A causa delle strutture subatomiche dei loro atomi, i materiali ferromagnetici come ferro, nichel gadolinio e cobalto sono naturalmente attratti dai magneti. Tipicamente, questi materiali devono subire un processo come il riscaldamento ad alta temperatura seguito da raffreddamento mentre è sotto l'influenza di un forte campo magnetico per essere magnetizzato come permanente magnete. Metodi meno fisici come accarezzare il materiale con un magnete o colpirlo con un martello possono trasformare questi materiali in magneti temporanei. Entrambi i processi fisici fanno sì che i campi magnetici indotti dagli elettroni del materiale si allineino tra loro.

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I materiali paramagnetici sono attratti solo debolmente dai magneti a causa della struttura subatomica dei materiali paramagnetici costituita da pochi elettroni liberi che ruotano nella stessa direzione. Pertanto, i materiali paramagnetici come rame, alluminio, platino e uranio producono magneti molto più deboli di quelli realizzati con materiali ferromagnetici.

Le leghe di materiali ferromagnetici e paramagnetici possono variare con il loro potenziale di magnetizzazione. Ad esempio, sebbene il nichel sia un materiale ferromagnetico, un pezzo da 5 centesimi non è attratto da un magnete. La moneta da 5 cent degli Stati Uniti è una lega composta dal 20% di nichel e dall'80% di rame. Acciaio inossidabile è un altro esempio di un materiale che non è attratto da un magnete perché è una lega di ferro ferromagnetico con cromo e numerosi altri materiali paramagnetici.

Tuttavia, alcune leghe di materiali ferromagnetici e paramagnetici producono potenti magneti. Un esempio è l'alnico, che in una forma è costituito dai metalli ferromagnetici ferro, nichel e cobalto con i materiali paramagnetici alluminio e rame.