In che modo influisce il calore sui magneti?

I magneti trovano applicazione in numerosi e svariati campi, come nel settore manifatturiero, nel settore automobilistico, nei sistemi di sicurezza e nei dispositivi elettronici, nella vita quotidiana; addirittura lo stesso pianeta Terra è un magnete gigantesco. Ebbene, come influisce il calore sui magneti? In questo articolo troveremo la risposta.

Per capire come il calore abbia una ripercussione sui magneti, è opportuno osservare la struttura atomica degli elementi che compongono il magnete. La temperatura influenza il magnetismo rafforzando o indebolendo la forza di attrazione di un magnete. Un magnete sottoposto a calore subisce una riduzione del proprio campo magnetico, poiché le particelle all'interno del magnete si muovono a velocità sempre più veloci e sporadiche.

Il calore ha una ripercussione sui magneti, in quanto confonde e disallinea i domini magnetici, provocando una diminuzione del magnetismo. Al contrario, quando lo stesso magnete è esposto a basse temperature, le sue proprietà magnetiche migliorano e la forza aumenta.

Oltre al fattore della resistenza, la facilità con cui un magnete può essere smagnetizzato varia anche in base alla temperatura. Come la forza del magnete, il calore influisce sulla resistenza dei magneti alla smagnetizzazione, la quale generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura. L'unica eccezione è costituita dai magneti in ceramica (ferrite), più facili da smagnetizzare a basse temperature e più difficili da smagnetizzare ad alte temperature.

Materiali magnetici differenti reagiscono in maniera differente con la temperatura. I magneti Alnico possiedono la migliore stabilità di resistenza, seguiti da SmCo, NdFeB e quindi ceramica. I magneti NdFeB hanno la più alta resistenza alla smagnetizzazione (coercitività), ma subiscono il cambiamento maggiore con la temperatura. I magneti in Alnico hanno una minore resistenza alla smagnetizzazione, ma il cambiamento ottenuto è minore con la temperatura. L’alnico possiede la temperatura di servizio più alta, seguito da SmCo, dalla ceramica e da NdFeB. L’alnico possiede la temperatura di servizio più alta, seguito da SmCo, dalla ceramica e da NdFeB.

Ad ogni modo non è cosa risaputa che un magnete abbia la capacità di influire sulla sua temperatura massima utilizzabile. Questo è particolarmente importante per i magneti NdFeB, in quanto possiedono la più grande variazione di resistenza alla smagnetizzazione con la temperatura. All'aumentare della lunghezza dell'asse magnetizzato, aumenta anche la sua resistenza alla smagnetizzazione.

Un esperimento verificabile

Che il calore abbia un’influenza sui magneti è un dato di un fatto. Questo li rende permeabili. Ad esempio, l'effetto della temperatura sui magneti al neodimio è uno dei fenomeni più interessanti da osservare e valutare. In effetti, esiste un esperimento per verificare la reazione dei magneti quando questi sono esposti a calore estremo.

In linea di principio si tratta di un esperimento non adatto ai bambini; deve inoltre essere realizzato con le massime misure di sicurezza e ci porterà di conseguenza come il calore influisca sui magneti. Per realizzarlo, avremo bisogno dei seguenti elementi:

• Un termometro di 100°C.

• Pinzette di plastica.

• 2 barre magnetiche al neodimio.

• Occhiali e guanti di sicurezza.

• Acqua.

• Fornello.

• Pane.

• Contenitore di plastica.

• 100 clip.

Il calore agisce sui magneti in due semplici fasi. La prima consiste in un test a temperatura ambiente: le graffette dovranno essere versate in un contenitore di plastica; successivamente uno dei magneti a barra al neodimio verrà immerso nel contenitore delle clip e rimosso, registrando il numero raccolto. Le graffette verranno quindi rimosse dal magnete e messe da parte.

Quando si utilizza l’acqua calda, sarà necessario utilizzare guanti e occhiali protettivi. Occorre scaldare circa un terzo di tazza d'acqua in una piccola casseruola fino a raggiungere 85°C o 100°C. Raggiunto il punto di ebollizione, l'acqua dovrebbe essere vicino o entro questo intervallo di temperatura e con il termometro si verificherà il raggiungimento del grado appropriato.

Utilizzando le pinzette di plastica, il magnete al neodimio verrà posizionato delicatamente nell'acqua e lasciato lì per circa 15 minuti. Il magnete verrà quindi rimosso con le pinzette di plastica e riposto nel contenitore con delle clip. In questa fase si contabilizza il numero di clip raccolte.

Il risultato sarà evidente. Il magnete riscaldato non solleverà le clip o ne solleverà pochissime, a seconda della temperatura e del momento nel quale è stato riscaldato; questo ci da la conferma che il calore colpisce i magneti in maniera diretta.