Dispense del corso di Elementi di Fisica della Materia - Skuola.net

3.2. PERMEABILITÀ E SUSCETTIVITÀ MAGNETICA 35
• Vale la seguente serie di uguaglianze
B − B0 = κmB0 − B0 = (κm − 1)B0 = χmB0,
dove abbiamo definito la suscettività magnetica χm = κm − 1. Si verifica
che χ ≷ 0, e quindi B ≷ B0, a seconda che il materiale sia
paramagnetico o diamagnetico. Riscrivendo la relazione precedente
come
B = B0 + χmB0,
possiamo quindi considerare il campo misurato nel mezzo materiale
come la sovrapposizione di quello generato dalla corrente nel vuoto B0
e di un campo χmB0 generato invece all’interno del materiale. Siccome
nella magnetostatica la sorgente di un campo magnetico deve essere
una corrente, desumiamo l’esistenza di correnti microscopiche (dette
amperiane), dovute ad esempio al moto di elettroni intorno ai nuclei.
• Nei diamagneti si ha χm < 0 e di conseguenza κm < 1. I valori tipici
per χm sono −10 −5 nei solidi e −10 −8 nei gas (dipende dalla densità).
• Nei paramagneti si ha χm > 0 e di conseguenza κm > 1. I valori tipici
per χm sono 10 −5 nei solidi e 10 −8 nei gas (dipende dalla densità). In
essi vale poi la legge di Curie χm = Cρ/T , con C una costante, ρ la
densità e T la temperatura assoluta. Di conseguenza il paramagnetismo
aumenta al diminuire della temperatura.
• Nei ferromagneti la situazione è piuttosto complessa. Si verifica che
non solo non esiste una relazione lineare tra i campi, ma che i campi
stessi dipendono anche dalla storia nel materiale (fenomeno dell’ isteresi).
Per essi può esere definita una suscettività (e una permeabilità)
differenziale, punto per punto, funzione non univoca dei campi, dell’ordine
di 10 3 ∼ 10 5 . Ad ogni modo, in molte situazioni si osserva
un parallelismo tra i campi, beninteso che in genere tra i loro moduli
non vengono rispettate relazioni di proporzionalità. Nei ferromagneti
esiste una temperatura critica oltre la quale il materiale diventa
paramagnetico.
• La trattazione che noi seguiremo, in fisica classica, permette di capire
qualitativamente l’origine microscopica del diamagnetismo e paramagnetismo,
ma non del ferromagnetismo. Inoltre la teoria classica non
fornisce previsioni numeriche accurate, per le quali bisogna ricorrere
alla meccanica quantistica, nella quale ancora non è stata formulata
una teoria rigorosa e soddisfacente per il comportamento dei materiali
ferromagnetici.