Appendice A
I domini di Weiss
Questa appendice propone un piccolo approfondimento riguardo i domini di Weiss, argomento non pi`u trattato da alcuni anni nei corsi di Fisica II, ma fondamentale per la piena comprensione dell’effetto piezoelettrico.
Il dominio di Weiss `e una piccola area nella struttura cristallina di un materiale ferromagnetico, i cui grani hanno un’orientazione magnetica (Figura A.1).
Figura A.1.: Domini di Weiss rappresentati come piccoli magneti a barra
Come le sostanze paramagnetiche, anche quelle ferromagnetiche possiedono un momento magnetico proprio. Questo significa che a livello atomico, il numero e la disposizione degli elettroni negli orbitali sono tali da creare un effetto magnetico permanente, rilevabile. A differenza delle sostanze paramagnetiche, tuttavia, in quelle ferromagnetiche si osserva una tendenza degli atomi adiacenti ad accoppiare i rispettivi momenti magnetici. In pratica, gli atomi sono organizzati in piccoli gruppi
A. I domini di Weiss
(i cosiddetti domini di Weiss) microscopiche aree di materiale all’interno delle quali i momenti magnetici sono orientati tutti nella stessa direzione; tali domini hanno dimensioni variabili tra 10−8 m3 e 10−12 m3, e contengono un numero di atomi
compreso tra 1017 e 1021.
Nel momento in cui lo stesso materiale viene sottoposto ad un campo magnetico, i domini di Weiss vengono orientati secondo un’unica direzione. Una volta portato il materiale ferromagnetico nello stato di saturazione si pu`o affermare che esso ha raggiunto una polarizzazione magnetica totale, con la magnetizzazione di tutti i domini di Weiss allineata lungo un’unica direzione. Nello stato smagnetizzato invece la direzione della magnetizzazione all’interno dei domini di Weiss risulta diretta mediamente in modo casuale. Questo `e il motivo per il quale, dal punto di vista macroscopico, il corpo non appare magnetizzato. Nel momento in cui verr`a rimosso il campo magnetico esterno, il materiale sar`a comunque in grado di esercitarne uno proprio in seguito alla magnetizzazione residua, detta rimanenza.
La coesistenza di pi`u domini di Weiss determina un rumore elettromagnetico, detto effetto Barkhausen, misurabile in termini di una grandezza detta parametro magnetoelastico (MP).
Figura A.2.: Differenza tra muro di N´eel (a sinistra) e muro di Bloch (a destra)
La regione di transizione tra i legami di domini consecutivi `e detta muro di Bloch;
A. I domini di Weiss
in questa, la magnetizzazione cambia il proprio valore passando da un dominio al successivo. Nei muri di Bloch il vettore magnetizzazione ruota perpendicolarmente al piano, a differenza di quello che succede nei muri di N´eel dove la magnetizzazione ruota parallelamente al piano del muro (Figura A.2).
Ad esempio, preso un magnete a barra (si assuma che una dimensione `e molto maggiore delle altre due), un muro di Bloch `e la linea immaginaria che collega una coppia di lati corti e che passa per il baricentro (Figura A.3).
Figura A.3.: Esempio di muro di Bloch in un magnete a barra
