Magnetismo nella materia...
Ciao a tutti. Ho dei dubbi che riguardano le forme di magnetismo nella materia.
Ho capito che esistono sostanze che in presenza di un campo magnetico esterno(magnetizzante) essere reagiscono in modo diverso. Ad esempio quelle ferromagnetiche rafforzano il campo esterno, altre come quelle paramagnetiche fanno lo stesso però in maniera meno intensa. Quelle diamagnetiche invece è come se indeboliscano il campo magnetico applicato. Ho letto che questo dipende dalla magnetizzazione delle varie sostanze. In alcune la magnetizzazione ha stessa direzione e verso del campo magnetizzante. In quelle diamagnetiche la magnetizzazione ha verso opposto quindi si ha un indebolimento del campo applicato. Non capisco perchè ci sia questa differenza o meglio ho capito che dipende dagli elettroni negli atomi delle varie sostanze ma non so perchè in certi casi si creano momenti di dipolo magnetico paralleli al campo applicato e altre volte sono antiparalleli.
Qualcuno può farmi la distinzione dei tre casi in maniera abbastanza chiara? Ho già letto varie cose sul web...
Vi ringrazio.
Ho capito che esistono sostanze che in presenza di un campo magnetico esterno(magnetizzante) essere reagiscono in modo diverso. Ad esempio quelle ferromagnetiche rafforzano il campo esterno, altre come quelle paramagnetiche fanno lo stesso però in maniera meno intensa. Quelle diamagnetiche invece è come se indeboliscano il campo magnetico applicato. Ho letto che questo dipende dalla magnetizzazione delle varie sostanze. In alcune la magnetizzazione ha stessa direzione e verso del campo magnetizzante. In quelle diamagnetiche la magnetizzazione ha verso opposto quindi si ha un indebolimento del campo applicato. Non capisco perchè ci sia questa differenza o meglio ho capito che dipende dagli elettroni negli atomi delle varie sostanze ma non so perchè in certi casi si creano momenti di dipolo magnetico paralleli al campo applicato e altre volte sono antiparalleli.
Qualcuno può farmi la distinzione dei tre casi in maniera abbastanza chiara? Ho già letto varie cose sul web...
Vi ringrazio.
Risposte
Il discorso è un po' lungo. Se guardi bene sul tuo libro (...a proposito....fai le superiori o l'università?) troverai spiegato tutto per bene. Il web è una cosa fantastica, ma a volte ricordiamoci dei libri di testo, che costano un mucchio di soldi ma quasi sempre sono fatti molto bene e sono esaurienti 
Cerco di farla breve. Il punto essenziale da capire è che il fenomeno del diamagnetismo è presente in realtà in tutte le sostanze (anche quelle paramagnetiche e ferromagnetiche), ma in queste ultime ci sono altri fenomeni che diventano prevalenti rispetto al diamagnetismo. Schematizzando e semplificando, possiamo dire che:
- il meccanismo del diamagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{dia} \) di piccola entità e sempre opposto a quello esterno;
- il meccanismo del paramagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{para} \) di media entità e sempre concorde a quello esterno;
- il meccanismo del ferromagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{ferro} \) di enorme entità] e sempre concorde a quello esterno;
Detto questo, si ha che:
- nelle sostanze diamagnetiche, agisce solo il meccanismo del diamagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia} \) dove \(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \)
e quindi il campo risultante è poco minore di quello esterno
- nelle sostanze paramagnetiche, agisce sia il meccanismo del diamagnetismo che quello del paramagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia}+\vec B_{para} \) dove
\(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \) ma \(\displaystyle B_{para} > B_{dia} \) e quindi \(\displaystyle B_{para} \) riesce a bilanciare (anzi...a superare!) l'effetto diamagnetico.
Quindi, il campo risultante è poco superiore a quello esterno.
- nelle sostanze ferromagnetiche, agisce sia il meccanismo del diamagnetismo che quello del ferromagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia}+\vec B_{ferro} \) dove
\(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \) ma \(\displaystyle B_{ferro} >> B_{dia} \) ed anche \(\displaystyle B_{ferro} >> B_{esterno} \) e quindi \(\displaystyle B_{ferro} \) riesce non solo a bilanciare l'effetto diamagnetico ma diventa addirittura più grande del campo esterno e quindi diventa il contributo in assoluto preponderante al campo totale, per cui quest'ultimo è praticamente uguale a quello \(\displaystyle B_{ferro} \).
Spero di essere stato chiaro
Cerco di farla breve. Il punto essenziale da capire è che il fenomeno del diamagnetismo è presente in realtà in tutte le sostanze (anche quelle paramagnetiche e ferromagnetiche), ma in queste ultime ci sono altri fenomeni che diventano prevalenti rispetto al diamagnetismo. Schematizzando e semplificando, possiamo dire che:
- il meccanismo del diamagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{dia} \) di piccola entità e sempre opposto a quello esterno;
- il meccanismo del paramagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{para} \) di media entità e sempre concorde a quello esterno;
- il meccanismo del ferromagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{ferro} \) di enorme entità] e sempre concorde a quello esterno;
Detto questo, si ha che:
- nelle sostanze diamagnetiche, agisce solo il meccanismo del diamagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia} \) dove \(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \)
e quindi il campo risultante è poco minore di quello esterno
- nelle sostanze paramagnetiche, agisce sia il meccanismo del diamagnetismo che quello del paramagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia}+\vec B_{para} \) dove
\(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \) ma \(\displaystyle B_{para} > B_{dia} \) e quindi \(\displaystyle B_{para} \) riesce a bilanciare (anzi...a superare!) l'effetto diamagnetico.
Quindi, il campo risultante è poco superiore a quello esterno.
- nelle sostanze ferromagnetiche, agisce sia il meccanismo del diamagnetismo che quello del ferromagnetismo, e quindi il campo magnetico toale è dato da:
\(\displaystyle \vec B_{tot}=\vec B_{esterno}-\vec B_{dia}+\vec B_{ferro} \) dove
\(\displaystyle B_{dia}\ll B_{esterno} \) ma \(\displaystyle B_{ferro} >> B_{dia} \) ed anche \(\displaystyle B_{ferro} >> B_{esterno} \) e quindi \(\displaystyle B_{ferro} \) riesce non solo a bilanciare l'effetto diamagnetico ma diventa addirittura più grande del campo esterno e quindi diventa il contributo in assoluto preponderante al campo totale, per cui quest'ultimo è praticamente uguale a quello \(\displaystyle B_{ferro} \).
Spero di essere stato chiaro
"mathbells":
- il meccanismo del diamagnetismo, fa sì che la materia magnetizzata generi un campo \(\displaystyle B_{dia} \) di piccola entità e sempre opposto a quello esterno;
sei stato chiarissimo. Solo una cosa vorrei capire. Perchè il campo che si genera è opposto a quello esterno? Mi sai dire cosa succede a livello elettronico?. Nel libro ho letto questo: nel diamagnetismo la magnetizzazione si realizza solo per il fenomeno della precessione di Larmor.
Ho capito che riguarda il moto degli elettroni attorno agli atomi ma x quale motivo se si applica un campo magnetico esterno questi elettroni vengono fatti orbitare in modo da invertire il verso delle correnti microscopiche e quindi si genera complessivamente un momento magnetico che si oppone al campo esterno???
"Martinaina":
Ho capito che riguarda il moto degli elettroni attorno agli atomi ma x quale motivo se si applica un campo magnetico esterno questi elettroni vengono fatti orbitare in modo da invertire il verso delle correnti microscopiche e quindi si genera complessivamente un momento magnetico che si oppone al campo esterno???
Come dicevo, il discorso è un po' complesso. Cerco di spiegartelo con un esempio pratico. Hai presente la trottola? Se l'asse di rotazione della trottola è perfettamente verticale, la trottola ruota su se stessa e rimane verticale. Se invece lanci una trottola con l'asse obliquo, vedrai che mentre la trottola ruota intorno al suo asse, l'asse stesso ruota in modo che l'estremità superiore della trottola si muove su una circonferenza posta in un piano orizzontale, cioè ruota intorno alla direzione della forza peso. Questo fenomeno si chiama precessione, ed è una semplice conseguenza della seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Quindi, se ci concentriamo su un punto della trottola, possiamo dire che il suo moto è composto da due moti:
- un moto dovuto alla rotazione della trottola
- un moto di precessione, attorno alla direzione della forza
Nel caso della trottola, il momento di forza in gioco è quello della forza peso. Nel caso dell'elettrone che ruota intorno all'atomo, (esso può essere visto come una piccola spira percorsa da corrente e quindi ha un momento magnetico) il momento di forza agente sull' "elettrone-spira" è quello della forza magnetica dovuta al campo esterno che interagisce con il momento magnetico dell'elettrone. Se applichi la seconda equazione cardinale all'elettrone, trovi risultati analoghi a quelli della trottola, e cioè trovi un moto di precessione dell'asse di rotazione dell'elettrone. Anche qui, quindi, il moto di ogni elettrone può essere visto come composto da due moti:
- uno orbitale intorno al proprio atomo (che genera il momento magnetico "principale" dell'elettrone)
- uno di precessione intorno alla direzione del campo magnetico esterno (che genera un momento magnetico "secondario" dell'elettrone)
Ora, nelle molecole delle sostanze diamagnetiche, gli elettroni sono disposti in modo tale che la somma dei loro momenti magnetici "principali" è mediamente zero. Il moto di precessione di ciascun elettrone, invece, è sempre intorno alla direzione del campo esterno, e quindi tutti i momenti magnetici "secondari" sono concordi tra loro e diretti come il campo esterno. Se fai tutti i conti, poi, trovi che il verso di questi momenti magnetici "secondari" è opposto a quello del campo e quindi il campo magnetico generato da questi momenti magnetici "secondari" è opposto al campo esterno.
"mathbells":
Se applichi la seconda equazione cardinale all'elettrone, trovi risultati analoghi a quelli della trottola, e cioè trovi un moto di precessione dell'asse di rotazione dell'elettrone. Anche qui, quindi, il moto di ogni elettrone può essere visto come composto da due moti:
- uno orbitale intorno al proprio atomo (che genera il momento magnetico "principale" dell'elettrone)
- uno di precessione intorno alla direzione del campo magnetico esterno (che genera un momento magnetico "secondario" dell'elettrone)
Ora, nelle molecole delle sostanze diamagnetiche, gli elettroni sono disposti in modo tale che la somma dei loro momenti magnetici "principali" è mediamente zero. Il moto di precessione di ciascun elettrone, invece, è sempre intorno alla direzione del campo esterno, e quindi tutti i momenti magnetici "secondari" sono concordi tra loro e diretti come il campo esterno. Se fai tutti i conti, poi, trovi che il verso di questi momenti magnetici "secondari" è opposto a quello del campo e quindi il campo magnetico generato da questi momenti magnetici "secondari" è opposto al campo esterno.
Ora va meglio
Grazie
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo