Qual è la coercitività di un magnete?

L'intensità del campo magnetico coercitivo (Hc) stabilisce l'intensità del campo magnetico necessaria per la completa smagnetizzazione di un magnete carico.

Cosa significa coercitività?

La coercitività magnetica consiste nell’intensità del campo magnetico che occorre applicare per la smagnetizzazione di un prodotto magnetico, come ad esempio un magnete in ferrite, precedentemente caricato alla sua densità di flusso di saturazione.

La smagnetizzazione consiste nel flusso totale o significa che la densità di flusso locale corrisponde a zero. Ciò accade quando un magnete permanente si trova in un campo magnetico polarizzato inverso di forza coercitiva Hc. Se un magnete è esposto a un campo opposto, esso sarà soggetto alla sua stessa forza coercitiva, per mantenere la sua magnetizzazione, a seconda della sua qualità. Fondamentalmente si applica la seguente regola: maggiore è la forza coercitiva di un magnete, più un magnete potrà mantenere la propria magnetizzazione.

Differenziazione della forza coercitiva HcB e HcJ

Un'intensità di campo coercitivo si distingue tra la forza coercitiva (HcB) della densità del flusso magnetico e la forza coercitiva (HcJ) della polarizzazione magnetica:

Un magnete permanente perde la propria densità di flusso magnetico quando è esposto all'intensità del campo HcB, ma rimane ancora magnetico quando viene rimosso dal campo.

La densità di flusso generata è opposta, ma esattamente della stessa dimensione della densità di flusso del campo di smagnetizzazione, in modo tale che le due dimensioni si annullano a vicenda e non possiedono effetto alcuno. Quando il campo opposto esterno viene nuovamente disattivato o rimosso: le forze magnetiche lasciano ancora il magnete, come residuo del magnete stesso.

Solo un'intensità di campo HcJ è in grado di condurre alla polarizzazione e quindi il magnete perde completamente la sua magnetizzazione, in modo permanente. In questo caso non è più magnetico ma si magnetizza di nuovo. Allo stesso modo si può definire l'intensità del campo elettrico coercitivo.

Misurazione dell'intensità del campo coercitivo

Tutti i campi magnetici sono misurati nell'unità A/m (ampere per metro)

Occasionalmente, si può ancora trovare l'unità di misura Oe (Oersted). Come riferimento per la conversione: 1 Oe corrisponde a circa 80 A/m.

È possibile misurare la coercitività magnetica con un dispositivo, chiamato coercimetro. Il coercimetro misura la polarizzazione dell'induzione in una bobina mobile in funzione dell'intensità del campo magnetico esterno.

Per poter misurare una forza coercitiva elettrica, gli elettrodi solidi vengono depositati a vapore nella disposizione di un condensatore a piastre nel materiale da misurare.

Dalla corrente di ricarica e dalla tensione misurata, è possibile determinare la carica sulla piastra, insieme alla misurazione dell'intensità del campo elettrico e dello spostamento elettrico.

Materiali diversi possiedono diverse intensità di campo magnetico coercitivo, misurate in A/m, mentre il ferro tecnicamente puro ha un valore da 10 a 200 A/m, il nichel (50% di nichel) ha un valore da 3 a 16 e il ferro al neodimio un valore di (da 0,87 a 2,75) x 10 6. 6.

È facilmente identificabile quanto siano diversi i materiali in termini di coercitività.

Ragioni per determinare la coercitività

Perché è importante misurare e conoscere la coercitività?

La misurazione dell'intensità del campo coercitivo è di particolare aiuto nei controlli non distruttivi di materiali e materiali ferromagnetici, come ferro o acciaio, ad esempio nei materiali da costruzione. Qui è importante verificare e conoscere le proprietà microstrutturali, eventuali trattamenti termici o anche precedenti deformazioni plastiche. La durezza meccanica corrisponde qui alla forza coercitiva, cioè alla durezza magnetica.

Coercitività magnetiche

I valori determinati dell'intensità del campo magnetico coercitivo dei materiali ferromagnetici variano in alcuni casi chiaramente con una composizione simile o addirittura la stessa. L'intensità del campo dipende non solo dalla composizione ma anche da fattori quali la struttura cristallina e la sua dimensione, le fasi miste che si verificano nella lega e lo stato di tensione residua. Lo stato di tensione residua indica se un materiale è stato indurito, lavorato a freddo o ricotto.

Rimanenza

La rimanenza è stata menzionata in precedenza: se le sostanze ferromagnetiche sono esposte a un campo magnetico, il magnetismo residuo rimane anche dopo la rimozione del campo magnetico. Questo magnetismo residuo viene anche definito rimanenza.

Le sostanze ferromagnetiche differiscono dai materiali ferromagnetici non per la disposizione dei cosiddetti distretti bianchi nella struttura cristallina, ma per l'ordine magnetico dei loro magneti elementari, prodotti da un orientamento energeticamente favorevole.

Le magnetizzazioni di due magneti elementari adiacenti si annullano parzialmente, quindi le aree bianche sono magnetizzate in maniera più debole. Il comportamento macroscopico è quindi una forma più debole di ferromagnetismo.

La forza del campo elettrico coercitivo è necessaria per annullare la restante polarizzazione di un ferroelettrico. Ancora una volta, maggiore è l'intensità del campo, migliore sarà il materiale che manterrà la sua polarizzazione. L'intensità del campo influenza anche la piezoelettricità. La piezoelettricità descrive il cambiamento nella polarizzazione elettrica e l'aspetto della tensione elettrica quando viene deformato elasticamente.

Isteresi

L'isteresi è letteralmente un effetto secondario, ovvero un cambiamento di effetto ritardato a seguito del cambiamento di una causa. Questo effetto secondario si verifica soprattutto nella magnetizzazione dei magneti e caratterizza una variante di comportamento ritardato dell'uscita effettuata che ha raggiunto il suo massimo o minimo.

Un fenomeno ben noto è il comportamento di isteresi di un ferromagnete in un campo magnetico. Un ferromagnete non magnetizzato, che è stato esposto a un campo magnetico esterno e poi nuovamente spento, può mantenere una magnetizzazione positiva o negativa, a seconda della polarità del campo magnetico esterno.