Cari ragazzi di prima e seconda, questo articolo è dedicato agli alunni della 3° A primaria del blog Splash ragazzi. I piccoli hanno realizzato tempo fa un esperimento grazie al quale hanno costruito una bussola insieme alla loro brava Maestra Renata. Ne è scaturito uno scambio, in seguito al quale i ragazzi di Splash hanno scritto una lettera in cui mi hanno chiesto di rispondere ad alcune "domande difficili":
1. Quali sono le caratteristiche dei magneti naturali?
4.Perché l'ago magnetizzato della bussola si orienta approssimativamente verso il Polo Nord terrestre?
2. Perché alcuni materiali si possono magnetizzare e altri no?
3. Come mai la Terra si comporta come un magnete pur non essendo di ferro o di acciaio?
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Prima di rispondere alle domande, cari bambini, proverò a spiegare che cos’è il magnetismo, in maniera adatta a ragazzi giovani come voi.
Ebbene il magnetismo è la proprietà che alcuni corpi possiedono di attirare oggetti di natura ferrosa.
I corpi con questa proprietà sono detti calamite o magneti.
La magnetite, un minerale di ferro, è un esempio di magnete naturale.
Una calamita attrae corpi ferrosi in corrispondenza delle sue estremità, che sono chiamate poli magnetici. Questi due poli non sono uguali e si distinguono in polo nord (N) e polo sud (S).
Prendendo due calamite è facile accorgersi che poli dello stesso tipo (N-N e S-S) si respingono e poli di tipo opposto (N-S e S-N) si attraggono.
Precisati sinteticamente questi elementi, provo a rispondere alle domande.
1. Quali sono le caratteristiche dei magneti naturali?
La caratteristica fondamentale dei magneti naturali è la seguente: I POLI MAGNETICI NON SI POSSONO MAI SEPARARE.
Se infatti prendiamo una calamita e la rompiamo in due pezzi e questi li spezziamo ancora, osserviamo che ogni frammento ha sempre un polo nord e un polo sud. I magneti posseggono entrambi i poli.
Tale proprietà può essere spiegata ammettendo che le sostanze magnetiche siano costituite da un numero enorme di piccolissimi magneti, i magnetini elementari, tutti allineati nello stesso verso (al polo N di uno è affacciato il polo S del successivo). Questi magnetini si annullano tutti a vicenda, tranne quelli agli estremi, che determinano i due poli del magnete. Nel caso di un metallo, i magnetini non sono altro che le singole particelle elementari (atomi) che lo compongono.
2. Perché alcuni materiali si possono magnetizzare e altri no?
Esistono sostanze come il ferro, il nichel, il cobalto e le loro leghe, che acquistano proprietà magnetiche grazie a particolari trattamenti di magnetizzazione: queste sostanze sono dette magneti artificiali.
La magnetizzazione si può ottenere in tre modi.
a. Per strofinio: si produce strofinando, sempre nello stesso senso, il materiale da magnetizzare sullo stesso polo di una calamita.
b. Per contatto: si produce mettendo il materiale da magnetizzare a contatto con la calamita.
c. Per induzione: si ottiene avvicinando il materiale da magnetizzare a una calamita.
IMPORTANTE: in generale, la magnetizzazione del ferro è temporanea, ovvero il ferro si smagnetizza dopo poco tempo, mentre quella dell’acciaio (ferro contenente piccole percentuali di carbonio) è permanente.
Proviamo a comprendere come si magnetizza l’acciaio. Possiamo pensare che al suo interno siano presenti magnetini disposti in modo completamente disordinato, che invece si allineano quando vengono in contatto con un magnete. L’allineamento dei magnetini elementari costituisce la magnetizzazione dell’acciaio.
Poiché il fenomeno osservato per l’acciaio non si manifesta in tutte le sostanze, si comprende perché alcuni materiali si possono magnetizzare e altri no.
3. Come mai la Terra si comporta come un magnete pur non essendo di ferro o di acciaio?"
Eh no, miei cari bambini, la nostra cara vecchia Terra contiene invece tanto ferro nel suo nucleo!
Il nucleo è la zona più interna del nostro pianeta, ha un raggio di circa 3.478 chilometri. Secondo le teorie più recenti, il nucleo è composto da ferro e nichel che sono minerali ferromagnetici, con presenza di potassio e zolfo.
Se ciò fosse esatto, il ferro sarebbe l'elemento più abbondante presente nel nostro pianeta. Sembra che la temperatura del nucleo si aggiri intorno ai 4.000-4.500 °C. Una temperatura elevatissima alla quale fondono molti metalli come appunto il ferro e il nichel.
Il nucleo, a sua volta, si divide in due regioni. In quella più esterna, le rocce sono allo stato fuso per via delle elevatissime temperature. Il nucleo interno, invece, è solido: la materia è talmente compressa che i materiali contenuti non riescono a fondere!
L'origine del campo magnetico terrestre è da ricercarsi nella parte esterna fluida del nucleo. La parte interna solida è ricca di ferro e nichel, che sono minerali come già detto ferromagnetici, ma si trova a una temperatura elevatissima alla quale anche il ferro e il nichel cessano di essere magnetici.
Perciò si pensa che il campo magnetico terrestre sia generato da correnti elettriche che circolano nel nucleo liquido
4. Perché l'ago magnetizzato della bussola si orienta approssimativamente verso il Polo Nord terrestre?
La Terra è in definitiva un gigantesco magnete naturale, con un suo polo Nord e polo Sud vicini ai poli geografici, anche se non coincidenti con essi. E’ questo il motivo per cui l’ago magnetizzato della bussola si orienta sempre in direzione nord-sud.
Provo a precisare.
Oltre ai due poli geografici ( Nord e Sud), la Terra possiede anche due poli magnetici. Proprio come in un piccolo magnete di ferro, le linee di forza del campo magnetico terrestre escono dal polo nord magnetico e rientrano nel polo sud.
La bussola orienta il suo ago magnetizzato nella direzione delle linee di forza. La posizione del polo geografico non coincide però con quella del polo nord magnetico: la distanza che separa i poli magnetici da quelli geografici è infatti di circa 1500 km.
Ci sarebbero altre questioni da precisare, ma alla vostra età è sufficiente quanto illustrato. Approfondirete, nel corso degli studi successivi.
Mi auguro di essere stata sufficientemente chiara…, se in futuro avrete domande difficili su altri argomenti, sarò ben lieta di rispondere.
A presto!
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Da YouTube: Il magnetismo terrestre
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