Domanda: Citare le maggiori somiglianze e differenze tra materiali ferromagnetici e ferrimagnetici.

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Viviana Randazzo
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1 Verifica dei Concetti 20.1 Domanda: Citare le maggiori somiglianze e differenze tra materiali ferromagnetici e ferrimagnetici. Risposta: Le similarità fra materiali ferromagnetici e ferrimagnetici sono le seguenti: (1) Per entrambi i tipi di materiali si determina una interazione fra momenti magnetici di atomi/cationi adiacenti. (2) Sia i ferromagnetici che i ferrimagnetici formano domini. (3) Entrambi mostrano isteresi nel comportamento B-H, per cui sono possibili magnetizzazioni permanenti. Le differenze fra materiali ferromagnetici e ferrimagnetici sono le seguenti: (1) L accoppiamento del momento magnetico è parallelo per i materiali ferromagnetici, e antiparallelo per i ferrimagnetici. (2) I ferromagnetici, essendo materiali metallici, sono conduttori elettrici relativamente buoni mentre i ferrimagnetici sono ceramici, e quindi sono elettricamente isolanti. (3) Le magnetizzazioni di saturazione sono più alte per i materiali ferromagnetici.

2 Verifica dei Concetti 20.2 Domanda: Qual è la differenza tra strutture cristalline tipo spinello e strutture cristalline tipo spinello inverso? Suggerimento: Si può consultare la Sezione Risposta: Entrambe le strutture cristalline di tipo spinello e di tipo spinello inverso sono formate da impilaggi di piani compatti cfc di anioni (ioni O 2- ). I cationi possono occupare, tra gli anioni, due tipi di siti, tetraedrici ed ottaedrici. I cationi bivalenti (ad es. Fe 2+ ) occupano posizioni tetraedriche per entrambe le strutture. La differenza è dovuta alla diversa collocazione dei cationi trivalenti (es. Fe 3+ ). Nello spinello, tutti gli ioni trivalenti si collocano sui siti ottaedrici, mentre nello spinello inverso, si ripartiscono la metà sui siti tetraedrici, e l altra metà su quelli ottaedrici.

3 Verifica dei Concetti 20.3 Domanda: Spiegare perché cadendo ripetutamente sul pavimento un magnete permanente si smagnetizza. Risposta: Cadendo ripetutamente sul pavimento un magnete permanente si smagnetizza poiché le vibrazioni indotte dalla caduta provocano la rotazione di un gran numero di dipoli magnetici che perdono così il loro allineamento.

4 Verifica dei Concetti 20.4 Domanda: Tracciare in modo schematico sullo stesso diagramma l andamento di B in funzione di H per un materiale ferromagnetico (a) a 0 K, (b) ad una temperatura appena inferiore alla temperature di Curie (c) ad una temperature appena superiore alla temperature di Curie. Spiegare brevemente perché queste curve hanno differente andamento. Risposta: I comportamenti di B in funzione di H alle diverse temperature sono stati diagrammati nella figura seguente. A 0 K, è massima la magnetizzazione di saturazione, e l area del ciclo di isteresi ha la massima espansione. A temperature più elevate (appena sotto la temperatura di Curie) la magnetizzazione di saturatione diminuisce e quindi l area del ciclo di isteresi è minore. Infine, al di sopra della temperatura di Curie, si perde il comportamento ferromagnetico ed il materiale diventa paramagnetico, per cui l andamento di B in funzione di H diventa lineare, e la pendenza della curva è molto blanda. T<Tc T>Tc

5 Verifica dei Concetti 20.5 Domanda: Diagrammare in modo schematico il comportamento di isteresi per un ferromagnetico che viene gradualmente smagnetizzato effettuando cicli con campo H che alterna la direzione e diminuisce l ampiezza. Risposta: Un diagramma schematico che mostra il comportamento di isteresi di un ferromagnetico che viene gradualmente smagnetizzato effettuando cicli con campo H, che alterna la direzione e diminuisce l ampiezza, è il seguente:

6 Verifica dei Concetti 20.6 Domanda: È possibile, per i materiali ferromagnetici e ferrimagnetici, gestire con diversi modi (es. modificando la microstruttura e aggiungendo impurezze) la facilità con cui si muovono le pareti dei domini, al variare del campo magnetico. Diagrammare in modo schematico un ciclo di isteresi B in funzione di H per un materiale ferromagnetico, e sovrapporre a questo le alterazioni del ciclo che potrebbero comparire se il movimento delle pareti dei domini venisse ostacolato.. Risposta: Ostacolando il movimento delle pareti dei domini aumenterà la coercività del materiale magnetico, senza produrre una significativa alterazione della densità del flusso di saturazione. Quindi il comportamento schematico B-H con e senza ostruzione sul movimento dei bordi dei domini è il seguente:

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