Magneti bipolari: Principi, applicazioni e materiali
Un magnete bipolare possiede due poli magnetici distinti — nord e sud — con linee di campo emergenti dal polo nord ed entranti nel polo sud. Il campo è più forte ai poli e più debole al centro.
Proprietà fondamentali
- Natura dipolo: Monopoli magnetici non esistono; spezzare un magnete crea due dipoli minori.
- Direzione campo: Per convenzione, linee escono nord, entrano sud esternamente; continuano internamente da sud a nord.
- Legge forza: Poli uguali si respingono, opposti si attraggono (inverso quadrato-ish a distanza).
Applicazioni comuni
- Bussola: Dipolo liberamente ruotante allinea con campo magnetico terrestre (nord geografico ≈ sud magnetico).
- Motori/generatori elettrici: Rotore (elettromagnete o magnete permanente) interagisce con campo statore → coppia / corrente indotta.
- Separazione magnetica: Recupero metalli ferrosi, processamento minerali.
- RMI: Elettromagnete bipolare superconduttivo (1.5–7 T clinico; fino 11.7 T ricerca).
- Treni Maglev: Sospensione/propulsione elettromagnetica.
- Consumo: Altoparlanti, hard drive, chiusure magnetiche, dispositivi terapia (non provati).
Materiali (Coercività/Remanenza crescenti)
- Alnico (Al-Ni-Co) — stabile temperatura, bassa coercività
- Ferrite (ceramica) — basso costo, fragile, energia moderata
- Samario-cobalto (SmCo) — alta stabilità temperatura, costoso
- Neodimio-ferro-boro (NdFeB) — massimo prodotto energia (BHmax), sensibile corrosione, sensibile temperatura
Considerazioni design
- Forma (barra, ferro cavallo, anello, disco) modella distribuzione campo.
- Custodi (ferro dolce tra poli) preservano magnetizzazione durante stoccaggio.
- Limiti temperatura: NdFeB ~80–200°C (grado-dipendente); SmCo ~250–350°C.
Magneti bipolari sono fondazionali per tecnologia elettromeccanica e strumentazione scientifica.