LE ROCCE MAGNETICHE

Nello studio generale del magnetismo delle rocce ricadono le analisi di tutte quelle proprietà magnetiche di base di un corpo roccioso che non esprimono direttamente il magnetismo 'fossile' (o rimanente) della roccia, che costituisce invece l'oggetto degli studi di paleomagnetismo. Tra tali proprietà magnetiche ricordiamo la suscettività magnetica, le caratteristiche di isteresi e le variazioni nello stato magnetico con la temperatura (determinazione delle temperature di Curie e delle transizioni di fase a bassa temperatura). L'insieme delle proprietà su esposte consente di determinare la mineralogia magnetica della roccia in studio. La conoscenza dei minerali magnetici presenti in una roccia è infatti essenziale per la valutazione del processo geologico con cui quella roccia ha acquisito una magnetizzazione stabile. Lo studio della concentrazione e composizione dei minerali magnetici in un sedimento e della relativa variazione in senso spaziale e temporale all'interno di un bacino di sedimentazione ha trovato recentemente importanti applicazioni nello studio del magnetismo ambientale (studio delle sequenze stratigrafiche campionate sul fondo del Mare di Ross per la ricostruzione dell'evoluzione ambientale e climatica dell'Antartide)

I principali minerali magnetici contenuti nelle rocce terrestri sono:

La Magnetite

Fe O

L'Ematite

La Maghemite

La Goethite

La Pirrotina

La Greigite

E i parametri magnetici che li caratterizzano e che ne consentono l'individuazione nelle rocce sono:

• la temperatura di Curie;
• i parameri di isteresi, tra i quali è importante la coercività

Viene definita forza coercitiva la forza magnetizzante che deve essere applicata ad un materiale magnetico in una direzione opposta all'induzione residua, al fine di ridurre l'induzione a zero.
In pratica più è alta la forza coercitiva (ossia è definito ad alta coercitività) più è difficile da smagnetizzare.

CICLO DI ISTERESI MAGNETICA

ESPERIMENTO

Generazione di una corrente indotta tramite un campo magnetico variabile nel tempo.

Prima di tutto enuncio le leggi che ho utilizzato per arrivare alle mie conclusioni:
Consideriamo una spira rettangolare di altezza l costante e base x variabile immersa nel campo magnetico B costante. Avremo che il flusso di B che attraversa la spira sarà dato da F (B) = x l B, pertanto F (B) / t = x/ t l B = v l B esattamente uguale alla differenza di potenziale che nasce sui lati mobili della spira.

La legge di Faraday-Newman, la legge di Lenz e le correnti di Foucault

Se il flusso concatenato con una spira è variabile nel tempo sorge una forza elettromotrice nella spira proporzionale alla variazione del flusso magnetico sulla variazione del tempo: V = - F (B)/ t    V=f.e.m.

Il segno meno sta ad indicare che la d.d.p. che sorge nella spira, è tale che se produce una corrente indotta, questa a sua volta produrrà un flusso magnetico che tenderà ad opporsi alla variazione di flusso che lo ha generato (legge di Lenz).

Se sottoponiamo un conduttore ad un campo magnetico sinusoidale fortemente variabile nel tempo, ciascuna porzione circolare del conduttore può essere pensato come un circuito elettrico nel quale circola una corrente indotta dalla variazione del flusso ad esso concatenato, queste correnti sono dette correnti di Foucault. Le correnti di Foucault possono essere molto intense e provocare un forte riscaldamento del metallo.

Per i suoi esperimenti Faraday ha utilizzato una campo magnetico costante e ha fatto variare il flusso attraverso la spira fecendola muovere all'interno del campo con velocità V; io invece mantenendo fermo il conduttore ho ottenuto una variazione di campo con il passaggio del magnete nel conduttore.  Avrei potuto scoprire le proprietà magnetiche di una roccia grazie ad una semplice bussola ma sarebbe stato troppo semplice e facile.

Volevo dimostrare il magnetismo delle rocce verificando la legge di Faraday-Newman, ma  per riuscire nel mio intento avevo bisogno di una roccia che generava un campo magnetico talmente potente, che variando nel tempo, potesse produrre una corrente indotta che si opponesse sia alla variazione di campo sia alla forza di gravità del magnete stesso (anche la massa della roccia sarebbe dovuta essere "trascurabile").

Non avendo trovato questo tipo di roccia ho iniziato a fare i miei esperimenti con un magnete (a disco) e un tubo di acciaio di 5 cm di diametro; il mio magnete però, era troppo poco potente per quel tubo; dopo aver tentato ripetutamente con diversi magneti sono arrivata alla conclusione che dovevo cambiare tubo perché non avrei mai trovato un magnete abbastanza potente. Alla fine sono riuscita a verificare la legge con dei piccoli giocattoli magnetici: i geomag.

Facendo cadere un geomag all'interno di un tubo di alluminio di diametro poco maggiore al magnete e uno all'esterno del tubo si nota, anche senza strumenti di calcolo particolarmente precisi che il geomag che passa all'interno del tubo cade meno velocemente di quello che passa all'esterno.