Contents

• 1.0 Storia
• 2.0 Magnet Basics
• 3.0 Forza magnetica
• 4.0 Blocco dei campi magnetici
• 5.0 Poli magnetici
• 6.0 Flusso magnetico
• 7.0 Orientamento magnetico
• 8.0 Magneti temporanei
• 9.0 Elettromagneti
• 10.0 Gruppi magnetici
• 11.0 Lavorazione di magneti
• 12.0 Manipolazione & Stoccaggio
• 13.0 Costi & Consigli per gli ordini

1.0 Un po’ di storia….

Gli antichi greci e cinesi scoprirono che certe pietre rare possedevano proprietà misteriose e attraenti. Queste pietre potevano attrarre piccoli pezzi di ferro in modo magico, e si scoprì che puntavano sempre nella stessa direzione quando venivano lasciate oscillare liberamente, sospese da un pezzo di corda, o galleggianti sull’acqua. I primi navigatori usavano questi magneti per la prima bussola per aiutarli a determinare la loro direzione in mare. Il nome MAGNET deriva da Magnesia, un distretto in Tessaglia, Grecia, dove si ritiene che queste prime “pietre di loden” siano state estratte.

Nel corso dei millenni i magneti si sono evoluti nei materiali ad alta resistenza che abbiamo oggi. Si è scoperto che creando leghe di vari materiali si potevano creare effetti simili a quelli che si trovano nelle pietre lodigiane, e aumentare il livello di magnetismo. Non è stato fino al 18° secolo che sono stati creati i primi magneti fatti dall’uomo, e il progresso nella creazione di leghe magnetiche più forti è stato molto lento fino al 1920 quando è stato formulato Alnico (una lega di nichel, alluminio e cobalto). Le ferriti (conosciute anche come ceramiche sono state create negli anni ’50 e le terre rare negli anni ’70. Da allora, la scienza del magnetismo è esplosa esponenzialmente e materiali magnetici estremamente potenti hanno reso possibile la miriade di dispositivi che abbiamo oggi. (top)

2.0 Cos’è un magnete?

Alcuni materiali, come il ferro o l’acciaio, possono essere resi magnetici mettendoli in un forte campo magnetico. Magneti permanenti e temporanei possono essere fatti in questo modo.

Gli atomi che formano i materiali che possono essere facilmente magnetizzati come il ferro, l’acciaio, il nichel e il cobalto sono disposti in piccole unità, chiamate domini. Ogni dominio, anche se di dimensioni microscopiche, contiene milioni di miliardi di atomi e ogni dominio si comporta come un piccolo magnete. Se un materiale magnetico è posto in un forte campo magnetico, i singoli domini, che normalmente puntano in tutte le direzioni, oscillano nella direzione del campo magnetizzante. Quando la maggior parte dei domini sono allineati nel campo, il materiale diventa un magnete. (in alto)

Prima della magnetizzazione:

Dopo la magnetizzazione:

Cosa fa un magnete?

I magneti fanno le seguenti cose:

• Attraggono certi materiali – come ferro, nichel, cobalto, certi acciai e altre leghe;
• Esercitano una forza attrattiva o repulsiva su altri magneti (i poli opposti si attraggono, i poli simili si respingono);
• Hanno un effetto sui conduttori elettrici quando il magnete e il conduttore si muovono uno rispetto all’altro;
• Hanno un effetto sul percorso preso dalle particelle elettricamente cariche che viaggiano nello spazio libero.

In base a questi effetti i magneti trasformano l’energia da una forma all’altra, senza alcuna perdita permanente della propria energia. Esempi di funzioni dei magneti sono:

• Meccanico a meccanico – come attrazione e repulsione.
• Meccanico a elettrico – come generatori e microfoni.
• Elettrico a meccanico – come motori, altoparlanti, deflessione di particelle cariche.
• Meccanico a caldo – come dispositivi di corrente parassita e di coppia di isteresi.
• Effetti speciali – come magnetoresistenza, dispositivi a effetto Hall, e risonanza magnetica. (top)

Come sono fatti i magneti?

I moderni materiali magnetici sono fatti attraverso processi di fusione, pressatura e sinterizzazione, incollaggio a compressione, stampaggio a iniezione, estrusione o calandratura. Una volta fabbricati, i magneti hanno spesso bisogno di essere ulteriormente lavorati tramite rettifica o altri processi di lavorazione, e poi assemblati in un gruppo di livello successivo. (top)

Quali sono i diversi tipi di magneti disponibili?

Ci sono 3 tipi di magneti: magneti permanenti, magneti temporanei ed elettromagneti. I magneti permanenti emettono un campo magnetico senza bisogno di una fonte esterna di magnetismo o di energia elettrica. I magneti temporanei si comportano come magneti quando sono attaccati o vicini a qualcosa che emette un campo magnetico, ma perdono questa caratteristica quando la fonte del campo magnetico viene rimossa. Gli elettromagneti richiedono elettricità per comportarsi come un magnete. (top)

Cos’è un magnete permanente?

I moderni magneti permanenti sono fatti di leghe speciali che sono state trovate attraverso la ricerca per creare magneti sempre migliori. I magneti permanenti hanno un campo magnetico che non si accende e si spegne come gli elettromagneti. Le famiglie di materiali magnetici più comuni oggi sono quelle fatte di Alluminio-Nichel-Cobalto (Alnicos), Ferro-Strodio (Ferriti, note anche come Ceramiche), Neodimio Ferro-Boro (magneti NdfeB, a volte chiamati “super magneti”), e Samario Cobalto. Le famiglie Samario Cobalto e Neodimio Ferro Boro sono note collettivamente come Terre Rare. (top)

Cosa sono i magneti delle Terre Rare?

I magneti delle Terre Rare sono magneti che sono fatti dal gruppo di elementi delle Terre Rare. I magneti delle Terre Rare più comuni sono i tipi Neodimio Ferro Boro e Samario Cobalto. (top)

3.0 Qual è la forza del campo magnetico terrestre?

La forza del campo superficiale della Terra è di circa 0,75 gauss, ma varia fino al 10% a seconda della forza del “campo crostale”. Una gamma da 0,85 a 0,60 può essere trovata in tutto il mondo. Le tempeste geomagnetiche possono causare cambiamenti tra l’1% e il 5% che durano da ore a un giorno circa. (top)

I magneti perdono il loro potere nel tempo?

I moderni materiali magnetici perdono una frazione molto piccola del loro magnetismo nel tempo. Per i materiali Samarium Cobalt, per esempio, è stato dimostrato che è meno dell’1% in un periodo di dieci anni. Altrimenti, i magneti permanenti sono solo che permanenti (bisogna fare un po’ di lavoro per cercare attivamente di smagnetizzarli). (top)

Può un magnete che ha perso il suo magnetismo essere rimagnetizzato?

A patto che il materiale non sia stato danneggiato dal calore estremo, i magneti possono essere rimagnetizzati alla forza originale, se sono stati esposti a condizioni che li hanno fatti smagnetizzare. (top)

Come si misura la forza di un magnete?

Più comunemente, Gaussmetri, Magnetometri, o Pull-Testers sono usati per misurare la forza di un magnete. I gaussmetri misurano la forza in Gauss, i magnetometri misurano in Gauss o in unità arbitrarie (quindi è facile confrontare un magnete con un altro), e i pull-tester possono misurare la forza in libbre, chilogrammi o altre unità di forza. I Gaussmetri speciali possono costare diverse migliaia di dollari. Abbiamo in magazzino diversi tipi di Gaussmeters che costano tra i 400 e i 1.500 dollari ciascuno. (top)

Se ho un neo magnete con un Br di 12.300 gauss, dovrei essere in grado di misurare 12.300 gauss sulla sua superficie?

La semplice risposta è no. Il valore Br si misura in condizioni di circuito chiuso. Un magnete a circuito chiuso non è molto utile. In pratica, si misurerà un campo che è inferiore a 12.300 Gauss vicino alla superficie del magnete. La misura effettiva dipenderà dal fatto che il magnete abbia dell’acciaio attaccato ad esso, da quanto lontano dalla superficie si fa la misura, e dalla dimensione del magnete (supponendo che la misura sia fatta a temperatura ambiente). Per esempio, un magnete a disco in neodimio da 1″ di diametro e 1/4″ di lunghezza, misurerà circa 2.500 Gauss a 1/16″ dalla superficie e 2.200 Gauss a 1/8″ dalla superficie. (top)

Posso rendere più forte un magnete che ho già?

Una volta che un magnete è completamente magnetizzato, non può essere reso più forte – è “saturo”. In questo senso, i magneti sono come i secchi d’acqua: una volta pieni, non possono diventare più “pieni”. (top)

Come scende la forza di un magnete sulla distanza?

La forza di un campo magnetico scende in modo esponenziale sulla distanza. Ecco un esempio di come il campo (misurato in Gauss) diminuisce con la distanza per un magnete a disco Samarium Cobalt Grade 18 che è 1 “di diametro e 1/2” lungo. (top)

Qual è l’equazione per l’intensità di campo relativa alla distanza?

Per un magnete circolare con un raggio di R e lunghezza L, il campo alla linea centrale del magnete a distanza X dalla superficie può essere calcolato dalla seguente formula (dove Br è l’induzione residua del materiale):

Ci sono ulteriori formule che possono essere utilizzate per calcolare il campo da un magnete rettangolare e magneti in altre configurazioni, ma le formule diventano troppo lunghe e complesse da includere qui! (top)

4.0 Cosa posso usare per bloccare un campo magnetico?

Solo i materiali che sono attratti da un magnete possono “bloccare” un campo magnetico. A seconda di quanto è spesso il pezzo di blocco, esso bloccherà parzialmente o completamente il campo magnetico. (top)

5.0 Cosa sono i poli magnetici?

I poli magnetici sono le superfici da cui le linee invisibili del flusso magnetico emanano e si collegano al ritorno al magnete. (top)

Quali sono le definizioni industriali standard dei poli “nord” e “sud”?

Il polo nord è definito come il polo di un magnete che, quando è libero di ruotare, cerca il polo nord della Terra. In altre parole, il Polo Nord di un magnete cerca il Polo Nord della Terra. Allo stesso modo, il Polo Sud di un magnete cerca il Polo Sud della Terra. (top)

Come si fa a dire qual è il Polo Nord se non è segnato?

Non si può dire guardando. Si può dire mettendo una bussola vicino al magnete. L’estremità dell’ago che normalmente punta verso il Polo Nord della Terra punterebbe al Polo Sud del magnete. (top)

6.0 Come si comportano le linee di flusso magnetico?

La risposta generale è “prevedibilmente”! Le linee di forza sono tridimensionali, circondando una barra magnetica su tutti i lati.

Poli simili si respingono e poli diversi si attraggono. Quando i poli opposti di un magnete sono avvicinati, le linee di forza si uniscono e i magneti si attraggono.

Quando i poli simili di un magnete sono avvicinati, le linee di forza si allontanano l’uno dall’altro e i magneti si respingono.

(in alto)

7.0 Cosa significa “direzione di orientamento magnetico”?

La maggior parte dei materiali magnetici moderni hanno un “grano” in quanto possono essere magnetizzati per il massimo effetto solo attraverso una direzione. Questa è la “direzione di orientamento”, conosciuta anche come “asse facile”, o “asse”.

I magneti non orientati (noti anche come “magneti isotropi”) sono molto più deboli dei magneti orientati, e possono essere magnetizzati in qualsiasi direzione. I magneti orientati (noti anche come “magneti anisotropi”) non sono uguali in ogni direzione – hanno una direzione preferita in cui dovrebbero essere magnetizzati. (top)

8.0 Esiste un magnete temporaneo?

Il ferro dolce e alcune leghe di ferro possono essere magnetizzati molto facilmente, anche in un campo debole. Non appena il campo viene rimosso, tuttavia, il magnetismo si perde. Questi materiali fanno eccellenti magneti temporanei che sono usati, per esempio, nei telefoni e nei motori elettrici. (top)

9.0 Cosa sono gli elettromagneti?

Gli elettromagneti sono prodotti mettendo un nucleo metallico (di solito una lega di ferro) all’interno di una bobina di filo che porta una corrente elettrica. L’elettricità nella bobina produce un campo magnetico, che viene condotto attraverso il nucleo di ferro. La sua forza dipende dalla forza della corrente elettrica e dal numero di bobine di filo. La sua polarità dipende dalla direzione del flusso di corrente. Mentre la corrente scorre, il nucleo si comporta come un magnete, ma appena la corrente si ferma, le proprietà magnetiche si perdono. Motori elettrici, televisori, treni maglev, telefoni, computer e molti altri dispositivi moderni utilizzano elettromagneti. (top)

10.0 Cos’è un gruppo magnetico?

Un gruppo magnetico consiste di uno o più magneti, e altri componenti, come l’acciaio, che generalmente influenzano il funzionamento del magnete. (top)

Come dovrei assemblare i magneti al mio dispositivo?

• Se un magnete deve essere fissato a un dispositivo, è possibile utilizzare mezzi meccanici o adesivi per fissare il magnete in posizione.
• Gli adesivi sono spesso utilizzati per fissare i magneti in posizione. Se i magneti vengono fatti aderire a superfici irregolari, è necessario un adesivo con molto “corpo” in modo che si adatti alla superficie irregolare. Si è scoperto che le colle a caldo funzionano bene per far aderire i magneti alla ceramica, al legno, al tessuto e ad altri materiali. Per i magneti che vengono fatti aderire al metallo, le “super-colla” possono essere usate molto efficacemente.
• Possiamo fornire magneti flessibili con un adesivo già attaccato al magnete: tutto quello che dovete fare è staccare il liner e attaccarlo al vostro prodotto.
• Come per tutte le applicazioni adesive, è molto importante assicurare che tutte le superfici da incollare siano pulite e asciutte prima dell’incollaggio.

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11.0 Posso lavorare i magneti?

I magneti possono essere lavorati. Tuttavia, i materiali magnetici duri – al contrario dei materiali magnetici flessibili o di gomma – sono estremamente difficili da lavorare. I magneti dovrebbero essere lavorati utilizzando utensili diamantati o mole morbide, e nello stato non magnetizzato, per quanto possibile. In generale, è meglio non cercare di lavorare materiali magnetici duri a meno che non si abbia familiarità con queste tecniche di lavorazione specializzate. (top)

12.0 Consigli per la manipolazione e la conservazione dei magneti

• Fate sempre attenzione! I magneti possono scattare insieme e ferire il personale o danneggiarsi.
• Tenere i magneti lontani dai supporti magnetici – come i floppy disc e le carte di credito – e dai monitor dei computer.
• Memorizzare i magneti in contenitori chiusi, in modo che non attraggano i detriti metallici.
• Se vengono immagazzinati diversi magneti, dovrebbero essere conservati in posizioni che si attirano.
• I magneti Alnico dovrebbero essere conservati con “custodi” (piastre di ferro o acciaio magnetico che collegano i poli del magnete) poiché possono facilmente smagnetizzarsi.
• I magneti dovrebbero essere tenuti lontano dai pacemaker!

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13.0.1 Quanto costano i magneti?

I costi dei diversi materiali magnetici variano significativamente da uno all’altro. Ecco una guida approssimativa su quanto costano i magneti.

* Nota: i costi mostrati qui sono costi relativi basati su alti volumi di materiali magnetici che non hanno lavorazioni speciali o altre caratteristiche.

In base al costo per libbra, i magneti in neodimio sembrano molto costosi. Tuttavia, su una base di costo per BHmax, non sembrano così costosi. Spesso utilizzando un magnete più potente, l’intero dispositivo che il magnete va in può essere miniaturizzato, producendo risparmi sui costi che favoriscono i materiali magnetici più potenti. (top)

13.0.2 Come si ordinano i magneti?

Per ordinare efficacemente i magneti, è necessario avere una buona idea di ciò che si vuole realizzare. Ecco alcuni elementi che dovrete considerare:

• Natura generale dell’applicazione – Trattenere, spostare, sollevare, ecc.
• Forma del magnete desiderato – Disco, Anello, Rettangolo, ecc.
• Dimensione del magnete desiderato – Diametro, lunghezza, larghezza, altezza, ecc.
• Tolleranze – quale variazione nelle dimensioni è consentita.
• Condizioni in cui il magnete sarà usato – Temperatura elevata, umidità, esterno, interno, ecc.
• Forza del magnete richiesta – In libbre di forza di tenuta, Gauss, ecc.
• Il magnete non dovrebbe costare più di? – Questo eliminerà alcuni materiali dalla considerazione.
• Quantità di cui avrete bisogno

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