Un magnete è qualsiasi cosa che porta con sé un campo magnetico statico. Ci sono molti tipi di magneti. Quelli che si trovano più comunemente sono magneti permanenti fatti di alcuni metalli speciali, soprattutto ferro, o sono miscele di questi metalli e altre cose (come gomma o ceramica). Altri tipi di magneti hanno bisogno che l’elettricità scorra attraverso fili a spirale per creare un campo magnetico. Alcuni magneti sono combinazioni di questi — hanno fili avvolti intorno ad un nucleo di ferro.
Anche le particelle individuali come gli elettroni che girano hanno campi magnetici intorno a loro, così potremmo chiamare anche gli elettroni “magneti”. I magneti permanenti, infatti, sono quei materiali in cui gli elettroni ruotano principalmente nella stessa direzione. La maggior parte degli elettroni nella maggior parte dei materiali sono accoppiati con altri elettroni che girano nella direzione opposta, ma alcuni materiali come il ferro hanno molti elettroni non accoppiati. Questi possono dare origine a un magnetismo netto quando interagiscono tra loro in modo da avere un’energia inferiore quando girano nella stessa direzione. Alcuni materiali hanno elettroni spaiati che interagiscono con gli altri in modo da girare in media in direzioni opposte – questi fanno dei magneti schifosi (li chiamiamo “antiferromagneti”).
Puoi pensare a due requisiti per fare un magnete permanente standard. Primo, gli spin degli elettroni devono avere le giuste interazioni per farli allineare insieme. Ciò significa che l’energia deve essere abbassata quando si allineano. Anche allora, non si allineeranno a meno che non siano abbastanza freddi, proprio come le molecole d’acqua non si allineano per fare il ghiaccio a meno che non siano abbastanza fredde. Ora, una volta che molti domini di spin allineati sono formati, qualcosa deve fare i domini stessi allineati. Altrimenti, il pezzo di materiale magnetico è come una collezione di piccoli magneti che puntano in direzioni diverse, quindi i loro campi si annullano. L’applicazione di un grande campo da un altro magnete può allineare le direzioni magnetiche dei domini. Nel tipo di materiali utilizzati per i magneti permanenti, quelle direzioni di dominio vengono per lo più bloccati, piuttosto che rilassarsi indietro per puntare direzioni opposte.
I magneti che hanno bisogno di elettricità per scorrere sono chiamati elettromagneti. Un campo magnetico può cambiare quando la corrente nei fili cambia. Ho specificato “statico” sopra per escludere la luce come “magnete”, però. Le onde luminose consistono in campi elettrici e magnetici oscillanti che viaggiano alla velocità della luce, e non volevo includere questo nella definizione di cosa sia un magnete.
Tom J. (e mike w)

(pubblicato il 22/10/2007)