Coercitività: la resistenza di un magnete alla smagnetizzazione.

La coercività è un concetto centrale del magnetismo e descrive la capacità di un materiale magnetico di resistere alla smagnetizzazione. Più precisamente, è l'intensità del campo magnetico opposto necessaria per ridurre a zero la magnetizzazione di un materiale.

La coercitività è un parametro importante per valutare la stabilità e la durata di un magnete in varie applicazioni.

Cosa significa coercitività?

In un materiale magnetizzato, i momenti magnetici degli atomi sono allineati in una direzione preferita. Se si applica un campo magnetico esterno opposto, si cerca di ridurre la magnetizzazione del materiale. La coercitività è la misura dell'intensità di questo campo necessaria per annullare completamente la magnetizzazione.

• Alta coercitività: I materiali con alta coercitività resistono a forti campi smagnetizzanti e vengono definiti durevolmente magnetici (ad esempio, neodimio o ferrite).
• Bassa coercitività: I materiali con bassa coercitività possono essere facilmente smagnetizzati e sono considerati magnetici morbidi (ad esempio ferro o acciaio al silicio).

Come si misura la coercitività?

La coercitività di un materiale è solitamente specificata in unità kilo per metro (kA/m) o Oersted (Oe) e mostrata in un diagramma ad anello di isteresi.

• Ciclo di isteresi: Il ciclo di isteresi mostra la relazione tra la magnetizzazione di un materiale (M) e il campo magnetico applicato (H). La coercitività (H_c) è il punto sull'asse H in cui la magnetizzazione del materiale raggiunge lo zero.
• Calcolo: La coercitività può essere determinata sperimentalmente utilizzando un magnetometro a vibrazione o un analizzatore di anelli di isteresi.

Tipi di coercitività

1. Coercitività intrinseca (H_ci):
   • Misura l'intensità del campo magnetico necessaria per distruggere completamente la magnetizzazione nel materiale.
   • Rilevante per la valutazione dei magneti permanenti.
2. Coercitività tecnica (H_c):
   • Si riferisce all'intensità del campo necessario per portare a zero la magnetizzazione netta di un materiale senza distruggere la struttura.
   • Questo valore viene spesso misurato per i materiali magnetici morbidi.

Coercitività e classi di materiali

La coercitività distingue i materiali in due gruppi principali:

1. Materiali magnetici duri:
   • Alta coercitività (100 kA/m).
   • Mantengono la stabilità magnetica anche se esposti a forti campi esterni o ad alte temperature.
   • Esempi:
     • Magneti al neodimio (H_c > 800 kA/m)
     • Samario-cobalto (H_c ≈ 500-600 kA/m)
     < li>Magneti in ferrite (H_c ≈ 500-600 kA/m).li>Magneti di ferrite (H_c ≈ 150-300 kA/m)
   • Materiali magnetici morbidi:
     • Bassa coercitività (<10 kA/m).
     • Sono facilmente magnetizzabili e smagnetizzabili, il che li rende ideali per le applicazioni elettromagnetiche.
     • Esempi:
       • Ferro
       • Acciaio al silicio
       • Permalloy

Fattori che influenzano la coercitività

1. Struttura cristallina: I materiali con un orientamento cristallino pronunciato hanno una coercitività più elevata.
2. Temperatura: La coercitività generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura, poiché l'energia termica disturba l'ordine magnetico.
3. Purezza del materiale: Le impurità possono ridurre la coercitività disturbando le interazioni tra i momenti magnetici.
4. Microstruttura: I difetti, i confini dei grani e altre proprietà strutturali influenzano la stabilità della direzione di magnetizzazione.

Applicazioni tecniche della coercitività

1. Magneti permanenti: I materiali ad alta coercitività (ad esempio neodimio, samario-cobalto) sono utilizzati nei magneti permanenti in quanto mantengono la loro magnetizzazione per lunghi periodi di tempo, anche in condizioni estreme.
2. Trasformatori e motori elettrici: i materiali magnetici morbidi a bassa coercitività sono ideali perché riducono al minimo le perdite di energia durante le variazioni di magnetizzazione.
3. Magazzino magnetico dei dati: la coercitività è utilizzata nei dischi rigidi e in altre tecnologie di archiviazione per memorizzare in modo sicuro le informazioni e proteggerle da influenze magnetiche esterne.
4. Tecnologia dei sensori e degli attuatori: Nei sensori e negli attuatori, la coercitività gioca un ruolo nella sensibilità e nella stabilità.

Conclusione

La coercitività è un parametro chiave per la selezione del materiale magnetico giusto. I materiali ad alta coercitività offrono stabilità e durata, mentre quelli a bassa coercitività sono ottimizzati per applicazioni dinamiche come trasformatori e motori elettrici. Conoscere la coercitività aiuta ad adattare con precisione i magneti alle loro aree di applicazione e a ottimizzarne le prestazioni.