În 1826 Andre-Marie Ampere considera că un magnet are un câmp magnetic intern produs de nişte curenţi electrici circulari microscopici.

Aceştia ar trebui să aibe valori uriaşe de 1,76MegaAmperi/m, dar atunci cum de magnetul nu se topeşte. Deoarece aceştia există indefinit de mult timp, cum se face că aceştia nu degajează deloc căldură?

=

movie

Cunoaşterea magnetismului este strâns legată de progresul în cunoaşterea structurii atomului.

De-abia un secol mai târziu, în 1907, Pierre Weiss bazându-se pe ideea lui Ampere introduce un câmp molecular intern H care este proporţional cu magnetizarea feromagnetului M.

În 1845 Faraday a descoperit substanţe pe care le-a numit paramagnetice a căror magnetizare creşte cu creşterea câmpului magnet extern.În 1895 Pierre Curie a arătat că scăderea temperaturii are acelaşi efect: creşte magnetizarea paramagneticilor.În 1905 Paul Langevin a arătat că efectul poate fi explicat prin rotaţia unor magneţi microscopici care la temperaturi mari sunt dezordonaţi.

În 1845 Faraday a descoperit substanţe pe care le-a numit diamagnetice a căror magnetizare scade cu creşterea câmpului magnet extern.În 1905 Paul Langevin a arătat că efectul poate fi explicat prin micşorarea magnetizării unor magneţi microscopici orientaţi pe direcţia câmpului extern şi scăderea magnetizării pt. cei orientaţi în direcţie opusă.

Pt. para- şi dia-magnetism explicaţia magneţilor microscopici era satisfăcătoare. Pt. feromagnetism NU era. Un feromagnet îşi pierdea orientarea spontană a magneţilor microscopici dacă era încălzit la T=943 K. Aceasta însemna că exista un câmp magnetic intern uriaş, de 100 de ori mai mare decât câmpul magnetic din exteriorul feromagnetului! Singura explicaţie era că magneţii microscopici aveau o magnetizare uriaşă care se compensa. De ex. prin orientarea antiparalelă a magneţilor microscopici antiferomagnetism.

Anul 1911. Derută totală în magnetismul clasic!Niels Bohr şi ulterior (1918) Leeuwen au arătat riguros că la echilibru termic magnetizarea electronilor este nulă.

E vorba de electronii clasici nerelativişti care verifică ecuaţiile lui Maxwell şi mecanica statistică clasică.

Adio dia-, para- şi fero-magnetism! În teoria fizicii clasică nu există loc pt. voi, deşi experimentul spunea altceva.

Dilema e eliminată în 1922 de experimentul celebru a lui Stern şi Gerlach care arată că momentul magnetic orbital al electronilor Mo este cuantificat. În 1925 Uhlenbeck şi Goudsmit arată că există şi un moment magnetic intrinsec al electronilor datorat spinului Ms. Ciudăţenia era că Ms=2Mo şi dacă se considera că electronul este o sferă ce se învârte în jurul său atunci viteza radială >c (viteza luminii)!

reprezentarea clasică a electronului este greşită

În 1928 Dirac a unificat teoria cuantică cu teoria relativităţii şi în ea spinul apare în mod natural cu termenul 2 menţionat mai sus (Ms=2Mo).

Magnetismul există numai în teoria cuantică relativistă!

În 1928 Heisenberg şi Dirac (în imagine împreună la Chicago) explică feromagnetismul prin interacţiunea de schimb dintre spinii electronilor.

Dar ce se întâmplă la magnetizarea unui feromagnet?Magnetita este format din domenuri magnetice de dimensiuni micrometrice cu orientare magnetică haotică.La aplicarea unui câmp magnetic extern, domenurile se orientează preponderent pe o anumită direcţie.De fapt e jocul a 2 tendinţe opuse: ordonare paralelă la distanţe mici în interiorul domenurilor şi ordonare antiparalelă la distanţe mari între domenuri.

înainte de magnetizare după magnetizare

Cea mai importantă caracteristică a magneţilor este curba de histerezis, care exprimă magnetizarea M în funcţie de câmpul magnetic extern aplicat H.Porţiunea OS - viitorul magnet trece din starea iniţială nemagnetizată în starea de saturare a magnetizării (indiferent cât mai creştem câmpul extern, magnetizarea M nu mai creşte).

Porţiunea RS - La scăderea câmpului magnetul nu se demagnetizează, ci va avea o magnetizare remanentă.

O S

O

SR

Datorită calităţii nesatisfăcătoare a oţelului cea mai mare problemă a magneţilor a fost că se demagnetizau în timp.În 1743 Daniel Bernoulli inventează magnetul-potcoavă care îi mărea considerabil timpul de magnetizare.

Problema e legată de câmpul coercitiv Hc- câmpul care aplicat în sens invers determină demagnetizarea magnetului.

Pe atunci Hc era mai mic sau egal cu câmpul de saturare Hs.

Hc

Hs

Marea realizare a sec. XX a fost dobândirea măiestriei în manipularea coercitivităţii: inventarea magneţilor cu adevărat permanenţi care au Hc>Hs şi care nu se demagnetizează indiferent de formă.

Aceasta a permis micşorarea dimensiunilor magnetului pt. aceeaşi magnetizare. În imagine magnet din 1750 faţă de magnetul din 1960 pe bază de pământuri rare Sm-Co, urmat în 1980 de magnetul de Fe-B.Cel mai recent magnet din 1990 pe bază de Sm-Fe-Ni.

Prima înregistrare magnetică a fost făcută în 1900 la Expoziţia Universală din Paris.Împăratul Franz-Joseph al Austriei a vorbit la aparatul inginerului danez Valdemare Poulsen.

Patentul a fost vândut americanilor care au dat faliment datorită unui management defectuos şi l-au vândut germanilor, firmei AEG care l-a dezvoltat în ani 1920-1945.

Tehnologia magnetofonului a fost descoperită la sosirea aliaţilor în 1945. Calitatea era atât de bună încât unul dintre magnetofoanele capturate a fost folosit imediat la emisiunile postului de radio ABC. Iniţial magnetofonul era folosit numai în instituţiile guvernamentale, dar în anii 1950 acesta începe să fie produs comercial. În 1956 firma Ampex produce primul videorecorder.În 1953 o echipă de la MIT produce prima memorie magnetică. Aceasta avea să fie folosită timp de 20 până ce a fost înlocuită de tehnologia semiconductorilor în RAM.Memoria magnetică mai este folosită şi azi în hard-disk-uri.