Qual è il magnete più potente?

Il magnetismo è una forza invisibile presente in tutti i tipi di magneti, dai più semplici che si attaccano al frigorifero alle apparecchiature mediche più sofisticate come la risonanza magnetica. Nel corso della storia, l'umanità ha lavorato a diversi progetti per migliorare i magneti, spingendo il progresso tecnologico. Ma, attualmente, qual è il magnete più potente di tutti?

La risposta non è così semplice come sembra, poiché dipende se parliamo dei magneti disponibili in commercio o dei supermagneti creati nei laboratori scientifici a scopo di ricerca.

Di seguito, spieghiamo tutto ciò che devi sapere per comprendere perché un magnete è il magnete più potente e quali caratteristiche deve avere. La base di tutto è il magnetismo, una delle quattro forze fondamentali della natura e una manifestazione della forza elettromagnetica.

Cos'è un magnete?

Un magnete è un oggetto con la capacità di generare un campo magnetico attorno a sé. Questo campo è responsabile della forza di attrazione o repulsione che sperimentano altri materiali magnetici o magneti.

La chiave di un magnete risiede nel movimento dei suoi elettroni. In tutti i materiali, gli elettroni sono in costante movimento attorno al nucleo dell'atomo (orbite) e ruotano su sé stessi (spin). Questi movimenti di carica elettrica generano piccoli campi magnetici a livello atomico. Pensa a ogni elettrone come a un piccolissimo magnete.

Nei materiali non magnetici (come il legno o la plastica), questi piccoli campi magnetici interni sono orientati a caso e si annullano a vicenda, rendendo il materiale neutro, cioè non magnetico.

Nei materiali magnetici (materiali ferromagnetici, come il ferro, il nichel e il cobalto), la struttura atomica permette a grandi gruppi di questi campi atomici, chiamati domini magnetici, di allinearsi nella stessa direzione. Quando la maggior parte di questi domini è orientata in modo uniforme, il materiale diventa un magnete. Questo processo di allineamento, chiamato magnetizzazione, richiede di esporre il materiale a un forte campo magnetico esterno.

Poli Magnetici di un Magnete

Ogni magnete ha due estremità ben definite chiamate poli: il Polo Nord (N) e il Polo Sud (S). La forza magnetica è più intensa in questi poli. Una regola fondamentale del magnetismo, e molto conosciuta come detto popolare, è:

      • I poli opposti si attraggono: Nord attrae Sud (N →← S).

      • I poli uguali si respingono: Nord respinge Nord (N ←→ N) e Sud respinge Sud (S ←→ S).

Questa è la stessa base di funzionamento della bussola, il cui polo nord magnetico è attratto dal polo sud magnetico della Terra (situato vicino al Polo Nord geografico). È impossibile isolare un solo polo; se tagli un magnete a metà, ogni metà sviluppa istantaneamente una nuova coppia di poli. Per questo, si dice che non esistono i monopoli magnetici.

Differenze tra Magnete e Campo Magnetico

Comprendere questa distinzione è essenziale per capire la fisica dietro il magnete più potente.

• Il Magnete (la causa). Il magnete è l'oggetto fisico, il materiale (una barra di ferrite, un disco di neodimio) che agisce come la fonte che crea il magnetismo. È un oggetto misurabile dalla sua massa (quantità di materia), forma e composizione (di cosa è fatta la materia).

• Il Campo Magnetico (l'effetto e la misura). Il campo magnetico è la zona invisibile di influenza che circonda il magnete. È il modo in cui la forza magnetica si manifesta nello spazio. Il campo magnetico è rappresentato mediante linee di flusso che escono dal polo Nord ed entrano dal polo Sud. È attraverso questo campo che il magnete esercita forza a distanza su altri oggetti.

Per misurare la potenza del magnete più potente, misuriamo l'intensità del suo campo magnetico in Tesla (T). Un tesla è l'unità del Sistema Internazionale per la densità di flusso magnetico. Per metterlo in prospettiva:

• Campo magnetico della Terra: ≈ 0.00005 T

• Magnete da frigorifero comune: ≈ 0.001 T

• Macchina per Risonanza Magnetica (IRM) ospedaliera: ≈ 1.5 T a 3 T

Tipi di Magneti: Qual è il magnete più potente?

La forza, il costo e l'uso dei magneti dipendono dalla loro composizione. Ci sono tre categorie principali che ci conducono direttamente a identificare qual è il magnete più potente.

1. Magneti Permanenti (La forza costante). Conservano il loro magnetismo quasi indefinitamente. I magneti permanenti più potenti disponibili in commercio sono i magneti delle terre rare. I due tipi di magneti delle terre rare sono i magneti al neodimio e quelli al samario-cobalto:

      • Neodimio (NdFeB): Sono composti da neodimio, ferro e boro. Sono, di gran lunga, i magneti permanenti più potenti disponibili in commercio. La loro forza è sorprendente in relazione alle loro dimensioni (alta Energia Massima di Prodotto, misurata in MegaGauss Oersted, MGOe). Sono classificati per gradi (da N35 a N52), dove N52 è il più potente e lo standard attuale per il magnete più potente che puoi comprare. Entrambi i modelli sono disponibili presso Green Stuff World per i lavori artigianali e l'inclusione nelle miniature.

      • Samario-Cobalto (SmCo): Meno potente del neodimio a temperatura ambiente, ma con una resistenza superiore alla temperatura (fino a ≈ 350 °C). Sono cruciali nelle applicazioni aerospaziali e militari dove il calore è un fattore limitante.

2. Magneti Temporanei (Magnetismo indotto). Sono materiali che manifestano magnetismo solo quando sono in presenza di un forte campo magnetico esterno (come un magnete permanente o un elettrocalamita). A differenza dei magneti permanenti, perdono la maggior parte del loro magnetismo rapidamente quando il campo esterno scompare. Un esempio chiaro è il chiodo di ferro o la graffetta. Questi aderiscono fortemente a un magnete, ma se li separi, non conservano la capacità di attrarre altri oggetti da soli.

3. Elettrocalamite (La forza controllata ed estrema). Un'elettrocalamita genera un campo magnetico a partire da una corrente elettrica che fluisce attraverso una bobina di filo.

      • Vantaggio: La sua forza può essere controllata facilmente variando la corrente e può essere attivata o disattivata.

      • Potenza: Essendo alimentate con correnti massicce, possono generare campi magnetici che superano di gran lunga qualsiasi magnete permanente. Il magnete più potente in assoluto del mondo è un tipo di elettrocalamita.

Allora, qual è il magnete più potente?

Come abbiamo già menzionato, la risposta a questa domanda ha due dimensioni: il campione commerciale e il campione assoluto.

1. Il Magnete Più Potente Commerciale

Al primo posto della classifica dei magneti più potenti commerciali c'è il magnete al neodimio. Concretamente, il magnete al neodimio N52 è il grado più forte che esista, poiché offre la maggiore densità di flusso magnetico. Un piccolo cubo di neodimio di questo grado può sollevare migliaia di volte il suo stesso peso. La sua potenza è dovuta alla struttura cristallina del neodimio che ha un'alta anisotropia magnetica, cioè possiede una direzione preferita molto forte e stabile per il suo magnetismo, oltre a una grande resistenza a disallineare i suoi domini magnetici.

Ciò permette un'immensa magnetizzazione. Tuttavia, a causa di questa intensa forza, i grandi magneti al neodimio devono essere manipolati con estrema cautela. Se due magneti di una certa dimensione si scontrano, possono rompersi, lanciare frammenti ad alta velocità o schiacciare dita o altre parti del corpo con una pressione sufficiente a causare lesioni gravi.

2. Il Magnete Più Potente in Ambito Scientifico

Il campione industriale, e in realtà assoluto, in termini di intensità di campo magnetico, è un magnete noto come Elettrocalamita Ibrida Superconduttrice. È situato nel Laboratorio Nazionale ad Alto Campo Magnetico (MagLab) in Florida, USA.

      • Record Sostenuto: Questo magnete ha raggiunto un'intensità di campo magnetico costante di 45 Tesla. Combina un solenoide esterno di materiale superconduttore, che genera il campo magnetico di fondo, con una bobina di rame interna che riceve una grande quantità di energia per generare il campo magnetico estremo.

      • Record Pulsato: Nel Laboratorio Nazionale di Los Alamos (LANL), sono stati raggiunti campi magnetici "non distruttivi" fino a 100 Tesla e, in esperimenti distruttivi, campi ancora maggiori (centinaia di Tesla), ma questi durano solo frazioni di secondo.

45 Tesla è il campo magnetico sostenuto più intenso creato dall'uomo ed è circa un milione di volte più forte del campo terrestre, consolidandosi come il magnete più potente conosciuto in modo continuo. Ma, naturalmente, questo tipo di magnete non è disponibile per scopi commerciali, per cui, per uso personale, il magnete più potente che si può trovare è quello al neodimio.

Che cos'è il neodimio?

Il neodimio è un elemento chimico con simbolo Nd e numero atomico 60. Appartiene alla serie dei lantanidi ed è classificato come metallo delle terre rare, sebbene sia più comune nella crosta terrestre di quanto suggerisca il termine. È stato identificato per la prima volta alla fine del XIX secolo attraverso la separazione di una sostanza precedente nota come didimio. Nonostante la sua abbondanza naturale relativamente elevata, il neodimio non si trova mai in forma metallica pura, ma è sempre legato a composti minerali.

Dal punto di vista geologico, il neodimio si trova all'interno di minerali delle terre rare come la monazite e la bastnäsite, dove è mescolato con diversi altri elementi lanthanidi. L'estrazione del neodimio comporta un complesso processo di raffinazione che include la frantumazione del minerale, il trattamento chimico e tecniche di separazione avanzate come lo scambio ionico o l'estrazione con solventi per isolare il metallo in forma utilizzabile. Con l'aumento della domanda globale di tecnologie avanzate, cresce anche l'importanza dell'estrazione e della lavorazione del neodimio.

Uno dei suoi usi più preziosi è nella produzione di magneti permanenti ad alta resistenza, soprattutto se legati con ferro e boro. Questi magneti sono fondamentali in molte tecnologie moderne, tra cui i motori dei veicoli elettrici, i generatori eolici, i dischi rigidi, le cuffie e i sistemi audio ad alte prestazioni. Il neodimio è utilizzato anche nel campo dell'ottica e dei laser, in particolare nei dispositivi che richiedono un'emissione luminosa precisa, come i laser medici o gli strumenti scientifici.

Sebbene il neodimio sia più abbondante di alcuni metalli di base, la sua distribuzione è irregolare e la sua lavorazione è difficile, il che gli conferisce un'importanza strategica. La maggior parte della produzione mondiale è concentrata in pochi paesi, con la Cina come principale fornitore. Ciò rende il neodimio non solo un elemento tecnologicamente vitale, ma anche un fattore chiave nelle discussioni sulla sicurezza dei materiali e lo sviluppo industriale sostenibile.

Magneti al Neodimio presso Green Stuff World

Nel negozio online di modellismo di Green Stuff World disponiamo di una vasta varietà di magneti al neodimio per lavori artigianali e modellismo. Il diametro dei nostri magneti N52 e N53 varia tra gli 8 e i 2 millimetri. Anche lo spessore può differire tra 0,5 e 2,5 millimetri. Inoltre, in questa categoria sono inclusi magneti rotanti per esporre navi spaziali, aggiungere dettagli in un diorama o dar loro l'uso che ti viene in mente in qualsiasi altro progetto.

Infine, disponiamo anche di magneti per carrozzeria RC che facilitano il posizionamento e la separazione di questa parte dell'auto, molto necessari in questa disciplina per effettuare le riparazioni pertinenti dopo ogni gara. Grazie alla grande forza magnetica di questo materiale, non sarà necessario avvitare la carrozzeria come in passato, il che rendeva il processo un'azione molto più tediosa.

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