Quali sono le cause della magnetizzazione delle cose?

Molte persone danno per scontati i magneti. Sono ovunque, dai laboratori di fisica alle bussole usate per i viaggi in campeggio ai souvenir attaccati ai frigoriferi. Alcuni materiali sono più suscettibili al magnetismo di altri. Alcuni tipi di magneti, come gli elettromagneti, possono essere accesi e spenti mentre i magneti permanenti producono un campo magnetico costante tutto il tempo.

Tutti i materiali sono costituiti da domini magnetici. Queste sono minuscole tasche che contengono dipoli atomici. Quando questi dipoli si allineano in un'unica direzione, il materiale mostra proprietà magnetiche. Il ferro in particolare è un elemento i cui dipoli si allineano facilmente. In altri materiali, i dipoli possono essere allineati all'interno di un dominio ma non rispetto ad altri domini nello stesso pezzo di materiale. Questi domini possono essere rilevati utilizzando un processo chiamato microscopia a forza magnetica. Quando un materiale viene posto in un forte campo magnetico, i suoi domini si allineeranno e il materiale stesso verrà magnetizzato. Non tutti i domini devono essere allineati per ottenere il magnetismo.

L'esposizione a una corrente elettrica è un altro modo per allineare i domini magnetici. Quando due fili sono attraversati da una corrente elettrica, ci sarà un'attrazione magnetica tra di loro se le correnti corrono nella stessa direzione. I fili si respingono se le loro correnti sono in direzioni opposte. La Terra è un magnete prodotto dalle correnti elettriche nel nucleo fuso del pianeta, però Gli scienziati della National Aeronautics and Space Administration continuano a cercare la fonte di questi correnti.

Il ferromagnetismo è un fenomeno che si verifica in alcuni metalli, in particolare ferro, cobalto e nichel, che fa sì che il metallo diventi magnetico. Gli atomi in questi metalli hanno un elettrone spaiato e quando il metallo è esposto a un campo magnetico sufficientemente forte, gli spin di questi elettroni si allineano parallelamente l'uno all'altro. Questo è il motivo per cui i nuclei di ferro vengono utilizzati nei solenoidi degli elettromagneti e negli avvolgimenti dei trasformatori. La corrente elettrica crea un campo magnetico che viene amplificato dal magnetismo indotto dal nucleo di ferro.

I materiali rimangono magnetici a temperature inferiori alla temperatura di Curie. Questa temperatura è diversa per vari metalli e descrive il punto in cui scompare l'ordine a lungo raggio dei domini magnetici. L'ordine a lungo raggio è ciò che mantiene i domini magnetici in un particolare orientamento. Temperature Curie più elevate significano che è necessaria più energia per disorientare i domini magnetici di un materiale. Quando la temperatura scende al di sotto della temperatura di Curie e il materiale viene posto in un campo magnetico, tornerà ad essere magnetico.