Calamita

1

Introduzione

Calamita Porzione di materiale ferromagnetico (ad esempio ferro, cobalto o nichel) che manifesta una magnetizzazione permanente anche in assenza di un campo magnetico esterno. Alcune sostanze dotate della proprietà di attirare oggetti di particolari materiali erano conosciute già dagli antichi greci, i quali le estraevano da rocce situate nei pressi di una località chiamata Magnesia, da cui il termine “magnete” spesso utilizzato come sinonimo di calamita.

2

Principio fisico

L'origine microscopica del comportamento delle calamite risiede nel fatto che gli atomi degli elementi ferromagnetici sono dotati di un momento magnetico proprio; gruppi ristretti di atomi adiacenti costituiscono i cosiddetti 'domini ferromagnetici', o 'domini di Weiss', che sono zone di dimensioni microscopiche entro le quali i momenti magnetici sono orientati tutti in una stessa direzione. In presenza di un campo magnetico esterno, i domini si orientano tutti nella direzione del campo applicato, e il materiale si magnetizza. Al di sotto di una data temperatura di soglia, detta temperatura di Curie e caratteristica di ogni sostanza ferromagnetica, la magnetizzazione del materiale permane anche dopo l'allontanamento del campo magnetico esterno.

3

Nord e sud magnetici

Le estremità di una calamita sono zone polari di segno opposto, dette rispettivamente polo nord e polo sud magnetico. Tra i poli discordi di due calamite diverse si manifesta una forza attrattiva di intensità inversamente proporzionale al quadrato della loro reciproca distanza; tra poli di segno concorde, si instaura invece una forza repulsiva. Le linee di forza del campo magnetico prodotto da una calamita la attraversano in tutta la sua lunghezza, e si estendono all'esterno di essa in modo da formare circuiti chiusi. Dividendo a metà una calamita, si ottengono due calamite distinte, ciascuna delle quali dotata di un polo nord e di un polo sud. Questa proprietà si esprime generalmente affermando che non esiste il monopolo magnetico.

4

Calamite artificiali

Oltre alle calamite naturali, che si ottengono ad esempio dalle rocce di magnetite – un minerale costituito da ossido di ferro – è possibile fabbricare calamite artificiali ponendo materiali ferromagnetici in un campo magnetico sufficientemente intenso, generato ad esempio da un'altra calamita, o da una corrente elettrica. L'ago della bussola è una piccola calamita che, sotto l'azione del campo magnetico terrestre, si orienta lungo la direzione delle sue linee di forza: quest'ultima coincide approssimativamente con la direzione del meridiano geografico passante per il luogo in cui si pone l'ago.

Sono in corso, inoltre, degli studi che recentemente hanno condotto alla realizzazione di magneti costituiti non da materiali ferromagnetici, bensì da semplice grafite; le proprietà magnetiche di questo materiale sono emerse in seguito a irraggiamento con protoni accelerati. La presenza di piccole quantità di protoni nel materiale ha indotto la creazione di un debole orientamento dei momenti magnetici e quindi di una magnetizzazione apprezzabile. La scoperta potrebbe portare a fruttuose applicazioni in diversi campi, tra cui quello dei sistemi di immagazzinamento dati.

Vedi Magnetismo.