Le Leggi del Magnetismo: Forza di Coulomb, Domini, Smagnetizzazione
Le leggi del magnetismo, formalizzate nell'800 (Ørsted, Ampere, Faraday, Coulomb), hanno plasmato fisica moderna e tecnologia (motori, generatori, memorie, MRI). Nel 1905, ispirarono Einstein per relatività ristretta.
Prima Legge: Poli Opposti si Attraggono, Uguali si Respingono
Ogni magnete ha due poli: **Nord (positivo)** e **Sud (negativo)**.
- Nord-Nord / Sud-Sud → **repulsione**
- Nord-Sud → **attrazione**
Tagliando un magnete, **ogni pezzo diventa nuovo magnete con propri N e S** — non esistenti monopoli magnetici isolati (finora).
Seconda Legge: Legge di Coulomb per Poli Magnetici
Forza tra due poli magnetici puntiformi:
$$F = k \frac{m_1 m_2}{d^2}$$
- $F$: forza (Newton)
- $m_1, m_2$: forze poli (Ampere-metro)
- $d$: distanza tra poli (metri)
- $k = \frac{1}{4\pi\mu}$: costante dipende da **permeabilità magnetica $\mu$ del mezzo** (aria, vuoto, ferro...)
Analoga a legge Coulomb cariche elettriche e gravitazione newtoniana. Forza ∝ prodotto forze poli, ∝ inverso quadrato distanza.
Teoria dei Domini (Weiss, 1906)
Materiale ferromagnetico = **domini microscopici** (regioni ~µm) con momenti magnetici allineati. Domini orientati casualmente → materiale non magnetizzato. Campo esterno allinea domini → magnetizzazione. Spiega isteresi, smagnetizzazione, magnetizzazione residua.
Smagnetizzazione: Come un Magnete Perde Forza
- Termica: riscaldare oltre **punto di Curie** (Fe: 770°C, Ni: 358°C, Co: 1115°C) → agitazione termica disallinea domini
- Campo alternato (AC): campo decrescente istereticamente → domini randomizzati
- Urti/vibrazioni meccaniche: disordine domini
- Tempo: decadimento naturale lento (anni/decenni) per instabilità termica
Applicazioni Pratiche
- Motori/generatori: interazione campi magnetici e correnti (legge Lorentz)
- Memorie magnetiche (HDD, nastri): domini = bit
- MRI: campi fortissimi (1.5-7 T) allineano spin protoni acqua tessuti
- Levitazione magnetica (Maglev), separatori industriali, sensori Hall