Scopri le differenze esistenti fra i magneti permanenti e gli elettromagneti

Nella vita di tutti i giorni e nell’industria vengono utilizzati entrambi i tipi di magneti, ovvero i magneti permanenti e gli elettromagneti. È importante conoscere le differenze tra i due tipi di magneti.

Esiste un'ampia varietà di magneti: dai prodotti magnetici per uffici ai grandi magneti industriali in grado di sollevare e spostare intere automobili o altri oggetti metallici pesanti con la sola forza magnetica. In questi due casi l’attrazione magnetica è diversa.

In uno degli esempi appena esposti ci si riferisce ad un magnete permanente; nell'altro caso ad un elettromagnete.

Fondamentalmente, un magnete è un metallo che attrae un altro metallo. Tuttavia, questa attrazione funziona solo se il pezzo di metallo è stato magnetizzato. Tutti i cristalli nel nucleo del metallo magnetico devono essere rivolti in una direzione, venendo a configurarsi un polo nord e un polo sud.

Mentre i poli uguali si attraggono magneticamente, i poli diversi si respingono. Questo effetto magnetico viene utilizzato in molti ambiti diversi: a casa, in ufficio, nell'industria o anche nell'artigianato creativo. Le applicazioni per i magneti sono quasi illimitate.

Campi magnetici

Tutti i campi magnetici (definiti anche campi B) sono generati da correnti o scariche elettriche in movimento. Queste correnti, tuttavia, non sono correnti macroscopiche in cui le particelle cariche scorrono in una direzione: sono piuttosto correnti elettriche microscopiche generate nel caso del ferromagnetismo a elettrospin. Si tratta di rotazioni di alcuni elettroni nel materiale attorno a se stesso. Uno spin di elettroni può essere inteso come una microscopica corrente circolare.

È sorprendente il fatto che anche un singolo elettrone in movimento sia in grado di generare un campo magnetico.

Cosa sono i magneti permanenti?

Un magnete permanente è composto da metallo ferromagnetico duro, ricco di carbonio. Le ferriti sono maggiormente utilizzate in quanto sono le più economiche. Il metallo viene trasformato in polvere e poi pressato nella forma desiderata. Tuttavia, per natura, né i metalli originali né la polvere pressata sono magnetici, poiché devono essere prima magnetizzati.

Questa forma di calamita (magneti permanenti) è quella utilizzata nella vita quotidiana negli ambiti più svariati e quella che collega la maggior parte delle persone con una calamita.

Come vengono magnetizzati i magneti permanenti?

L'esposizione del pezzo di metallo da magnetizzare a un campo magnetico fa sì che le piccole particelle all'interno del metallo ruotino tutte nella stessa direzione. Successivamente il metallo viene sinterizzato, ovvero trattato termicamente. Tuttavia, poiché la forza magnetica viene persa a causa del calore, è necessario utilizzare nuovamente un campo magnetico per l'attivazione dopo la sinterizzazione.

Il magnete permanente può mantenersi in condizioni permanentemente magnetiche solo se non è soggetto ad influenze esterne come il calore, altri forti campi magnetici o impatti forti. Se è esposto a tali influenze, può smagnetizzarsi completamente.

Cosa sono gli elettromagneti?

Un elettromagnete è magnetizzato dal campo magnetico generato da una corrente elettrica in una bobina di filo e amplificato da un nucleo di ferro (morbido). La corrente che scorre è costituita da elettrodi in movimento. Più corrente scorre attraverso la bobina (vale a dire, più fili sono avvolti gli uni accanto agli altri), più forte è la forza magnetica dell'elettromagnete. Pertanto, nei comuni elettromagneti, il filo è avvolto in una bobina, spesso a più strati. Se il filo percorso da corrente viene piegato in un cerchio, si crea un campo magnetico con due poli. Questa corrente circolare forma così un magnete con un polo nord e un polo sud.

La bobina presente all'interno dell’elettromagnete è anche chiamata solenoide. Anche i magneti permanenti, come i supermagneti, sono magnetizzati da solenoidi che trasportano corrente. Sono tutti costituiti da materiali magnetici duri.

Nella maggior parte dei casi, un nucleo di ferro morbido viene inserito nella bobina con elettromagneti, fattore che rafforza notevolmente il campo magnetico. Ciò accade perché il campo magnetico nella bobina magnetizza il nucleo di ferro morbido, rendendolo un magnete aggiuntivo. Il nucleo di ferro morbido perde la propria magnetizzazione dopo aver interrotto la corrente. Questo è un fenomeno interessante poiché è possibile accendere e spegnere il magnete.

Il termine “morbido” all’interno del contesto di “morbido magnetico” deriva dal fatto che il ferro morbido perde meccanicamente la sua magnetizzazione, mentre il ferro indurito meccanicamente, arricchito di carbonio (ad esempio, l'acciaio) conserva parte della magnetizzazione. Tale proprietà nel metallo è definita “rimanenza”. “Rimanenze” deriva dalla parola latina Remanere e significa “rimanere indietro”. Di conseguenza, un materiale dotato di elevata rimanenza è noto come “magnetico duro”, mentre un metallo dotato di bassa rimanenza è noto come “magnetico morbido”.

La particolarità degli elettromagneti è che il nucleo di ferro perde la propria magnetizzazione non appena si spegne l’alimentazione elettrica. In questo modo la magnetizzazione può essere regolata in qualsiasi momento o disattivata del tutto.

Differenze tra magnete permanente ed elettromagnete

L'elettromagnete è controllato dalla corrente. Il vantaggio che ne deriva è che il nucleo di ferro possiede un effetto magnetico solo quando è necessario. Anche la forza del magnete è adattabile individualmente. Questo rende l'elettromagnete molto flessibile. Il magnete permanente invece è, come suggerisce il nome, permanente, quindi è permanentemente magnetico. Con questo magnete non è possibile lo spegnimento e tantomeno una regolazione della forza magnetica. La forza magnetica può essere smagnetizzata, come già descritto, solo dai forti effetti del calore, da potenti colpi o da un forte campo magnetico che agisce sul magnete permanente. In tal caso, la parte metallica, che prima era ancora un magnete, non può essere utilizzata, potendo essere riutilizzata solo a seguito del processo di magnetizzazione come magnete permanente.

La forza dei magneti permanenti e degli elettromagneti

L'intensità del campo magnetico di un elettromagnete dipende da diversi fattori: il materiale del nucleo, il numero di avvolgimenti del solenoide e l'intensità della corrente giocano qui un ruolo importante. Un grande vantaggio: se la corrente è abbastanza alta, un elettromagnete può avere una forza magnetica molto più forte rispetto ad un magnete permanente.