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

50 CAPITOLO 3. MEZZI MAGNETICI
ritrovando così la linearità tra i vettori M e H, laddove la suscettività
magnetica vale
χm = naµ0m2 0 Cρ
=
3KT T
che è esattamente la legge di Curie, con ρ = na e C = µ0m 2 0/3K.
3.9 Materiali ferromagnetici
In questa classe di materiali le relazioni tra i campi B, H e M non sono
più lineari, ma nemmeno univoche: l’andamento dei valori dipende anche
dalla storia degli stessi campi nel materiale, fenomeno che abbiamo definito
come isteresi. Ad ogni modo essi sono di grande utilità tecnologica, vale
quindi la pena soffermarsi sul loro studio, seppur qualitativo. Sebbene nei
ferromagneti i campi non siano lineari, nella maggioranza dei casi essi rimangono
paralleli. Possiamo quindi lavorare in termini dei moduli, e definire
alcune grandezze magnetiche, come la suscettività differenziale
χm = ∂M
∂H
e la permeabilità magnetica relativa differenziale
κm = 1
µ0
∂B
∂H ,
ponendo ancora una volta l’accento sul fatto che tali quantità possono essere
non univoche (invece nei materiali lineari esse sono costanti). In particolare,
l’ordine di grandezza di tali quantità è circa 10 3 , per raffronto ricordiamo
che nei materiali lineari (diamagneti e paramagneti) la suscettività è dell’ordine
di 10 −5 e la permeabilità vale circa 1. Le proprietà microscopiche dei
ferromagneti sono complesse e non inquadrabili nell’ambito della fisica classica.
Ci limiteremo qui a notare che esse dipendono in modo critico dalla
composizione chimica, dalla temperatura, e anche dai trattamenti termici
subiti nella loro produzione. Per alcuni materiali si è addirittura osservata
una dipendenza da eventuali sollecitazioni meccaniche esterne.
Curva di isteresi. Per comprendere al meglio le proprietà magnetiche
di un ferromagnete qualitativamente, studiamo la curva che mostra la dipendenza
della magnetizzazione M dal campo H ( o in modo equivalente la
dipendenza di B da H). Tale curva si dice curva di isteresi. Esaminiamo i
punti salienti di tale curva, considerando l’andamento della magnetizzazione
in funzione di H.