Il ciclo di isteresi magnetica descrive bene le proprietà delle sostanze ferromagnetiche; esso consiste in un diagramma di stato in cui viene riportato il campo magnetico esterno (indicato con $B_0$ ), oppure al corrente elettrica che lo genera, e il campo magnetico totale (indicato con $B$ ).
L’isteresi, in generale, indica la caratteristica di un sistema di reagire in ritardo alle modifiche del suo stato rispetto a quello precedente.
Quando si studia una determinata caratteristica di un materiale, e lo si sottopone ad uno stimolo ripetuto ciclicamente, rappresentando i dati ottenuti in un grafico si ottiene una curva chiusa.
Nel caso dell’isteresi magnetica, riportando i dati ottenuti in un grafico, si ottiene il ciclo di isteresi magnetica.
Nelle sostanze ferromagnetiche, il campo magnetico cui vengono sottoposte genera in loro una specie di memorizzazione; quando, infatti, un oggetto di questo tipo viene magnetizzato, portando il campo magnetico esterno al valore massimo possibile, e poi si riduce il campo magnetico esterno fino a renderlo nullo, si osserva che l’oggetto rimane magnetizzato.
Si dice, quindi, che l’oggetto ha acquisito una magnetizzazione permanente.
Per questo tipo di sostanze, però, esiste un tipo di smagnetizzazione, che consiste nel riscaldarle al di sopra di una certa temperatura, che viene definita temperatura di Curie.
A questa temperatura, un materiale ferromagnetico diviene paramagnetico, perdendo così la sua magnetizzazione.
Ciclo di isteresi magnetica
Per rilevare il ciclo di isteresi magnetica si utilizza un particolare dispositivo: esso è costituito da due solenoidi (aventi un certo numero di spire ciascuno), collegati in serie tra loro e ad un generatore, e attraversati da corrente.
Il materiale ferromagnetico che si vuole studiare, invece, è composto da due barrette di ferro poste all’interno del solenoide.
Quando si aumenta l’intensità di corrente che fluisce nel circuito, e all’interno del solenoide, aumenta anche il campo magnetico generato dalla variazione di corrente.
Anche negli oggetti ferromagnetici presenti nel solenoide si avrà un aumento del campo magnetico, ma in essi si verifica un fenomeno detto di saturazione magnetica: la magnetizzazione, cioè, aumenta solo fino ad un certo valore, caratteristico per ogni tipo di materiale, per poi bloccarsi nel suo valore massimo.
Rappresentazione di un ciclo di isteresi magnetica
Vediamo, quindi, la rappresentazione di un ciclo di isteresi magnetica, esaminando ogni tratto di curva.
In un primo momento, si aumenta l’intensità di corrente che circola nel cicciotto, facendo aumentare così anche il campo magnetico totale; la curva cresce rapidamente nel primo tratto, fino ad un certo punto, in cui il campo magnetico tende a rimanere costante: tale punto è il punto di saturazione.
Successivamente, si ricuce la corrente nel circuito, fino a spegnerla completamente: sinora che il campo magnetico non si annulla, ma si ha registra una magnetizzazione residua nel materiale, cosicché esso si trasforma in un magnete permanente.
Per riportare l’oggetto c nella situazione di partenza, si invece il senso della corrente nel solenoide, così da produrre un campo magnetico di segno opposto:
Successivamente, aumentando l’intensità di corrente elettrica che circola in senso opposto, è possibile portare il materiale a saturazione magnetica opposta; la curva che rappresenta questa situazione avrà il seguente aspetto:
Infine, spegnendo la corrente, il materiale rimarrà magnetizzato di segno negativo, e per eliminare questo effetto occorrerà far scorrere la corrente nel verso iniziale, per un certo tratto.
In questo modo, la curva si chiude, così da completare il ciclo di isteresi magnetica.
La curva completa, possiamo notare, non passa per l’origine, che era il punto di partenza iniziale, corrispondente al caso in cui il campo magnetico è nullo e non si ha corrente elettrica nel circuito.
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