Molti materiali hanno proprietà magnetiche e capacità di essere magnetizzati. Due classi di materiali con proprietà magnetiche sono materiali paramagnetici e ferromagnetici. Questi materiali hanno proprietà magnetiche naturali che permettono loro di essere attratti da un magnete. I materiali paramagnetici sono debolmente attratti dai magneti e i materiali ferromagnetici sono fortemente attratti dai magneti. Queste proprietà hanno origine dalle loro strutture subatomiche, che determinano quali materiali possono essere fortemente magnetizzati e cosa può essere debolmente magnetizzato.
Proprietà magnetiche
Il nucleo di ciò che consente a un materiale di essere magnetizzato risiede in la sua struttura subatomica dove gli elettroni ruotano attorno al nucleo degli atomi del materiale. Un elettrone rotante crea un campo magnetico chiamato dipolo che, come un normale magnete a barra, ha entrambi i poli nord e sud. Quando la maggior parte degli elettroni gira nella stessa direzione, il materiale ha il potenziale per essere magnetizzato. Tuttavia, se un materiale non ha una gran parte dei suoi elettroni che ruotano nella stessa direzione, ha meno potenziale di essere magnetizzato perché gli elettroni rotanti opposti neutralizzano i rispettivi campi magnetici l'uno dell'altro. Un esempio di un materiale che ha la maggior parte dei suoi elettroni che gira nella stessa direzione e può essere fortemente magnetizzato è il ferro. Un esempio di un materiale che non ha la maggioranza dei suoi elettroni che gira nella stessa direzione e che può essere solo debolmente magnetizzato è l'alluminio.
Materiali ferromagnetici
A causa delle strutture subatomiche dei loro atomi materiali ferromagnetici come ferro, nichel gadolinio e cobalto sono naturalmente attratti dai magneti. Tipicamente, questi materiali devono subire un processo come il riscaldamento ad alta temperatura seguito dal raffreddamento sotto l'influenza di un forte campo magnetico per poter essere magnetizzato come un magnete permanente. Meno metodi fisici come accarezzare il materiale con un magnete o colpirlo con un martello possono trasformare questi materiali in magneti temporanei. Entrambi i processi fisici causano l'allineamento dei campi magnetici indotti dall'elettrone con il materiale.
Materiali paramagnetici
I materiali paramagnetici sono attratti debolmente dai magneti a causa della struttura subatomica dei materiali paramagnetici costituita solo da un relativamente piccolo elettrone libero che gira nella stessa direzione. Pertanto, i materiali paramagnetici come rame, alluminio, platino e uranio producono magneti molto più deboli di quelli prodotti da materiali ferromagnetici.
Materiali allacciati
Le leghe di materiali ferromagnetici e paramagnetici possono variare con il loro potenziale essere magnetizzato Ad esempio, sebbene il nichel sia un materiale ferromagnetico, un pezzo da 5 cent non è attratto da un magnete. La moneta da 5 centesimi degli Stati Uniti è una lega del 20% di nichel e dell'80% di rame. L'acciaio inossidabile è un altro esempio di un materiale che non è attratto da un magnete perché è una lega di ferro ferromagnetico con cromo e numerosi altri materiali paramagnetici.
Tuttavia, alcune leghe di materiali ferromagnetici e paramagnetici producono forti magneti . Un esempio è l'alnico, che in una forma consiste di ferro ferromagnetico, ferro, nichel e cobalto con i materiali paramagnetici in alluminio e rame.
