L’isteresi magnetica come indicatore di fatica dei materiali

Introduzione

L’isteresi magnetica è un fenomeno fisico che si verifica nei materiali ferromagnetici quando questi vengono sottoposti a un campo magnetico variabile. Questo fenomeno è strettamente legato alle proprietà magnetiche dei materiali e può essere utilizzato come indicatore di fatica dei materiali.

• Definizione di isteresi magnetica
• Proprietà magnetiche dei materiali
• Fatica dei materiali
• Importanza dell’isteresi magnetica nella valutazione della fatica

Materiale	Permeabilità magnetica	Campo magnetico di saturazione
Ferro	1000-10000	1,5-2,0 T
Acciaio	100-1000	1,0-1,5 T
Nichio	100-500	0,5-1,0 T

L’isteresi magnetica è un fenomeno complesso che coinvolge la rotazione dei domini magnetici all’interno del materiale. Quando un campo magnetico variabile viene applicato a un materiale ferromagnetico, i domini magnetici ruotano per allinearsi con il campo. Questo processo di rotazione è responsabile dell’isteresi magnetica.

I materiali ferromagnetici possono essere suddivisi in due categorie: materiali duri e materiali molli. I materiali duri hanno una elevata resistenza alla demagnetizzazione e sono utilizzati per la produzione di magneti permanenti. I materiali molli, invece, hanno una bassa resistenza alla demagnetizzazione e sono utilizzati per la produzione di nuclei di trasformatori e induttori.

Principi fondamentali dell’isteresi magnetica

L’isteresi magnetica è un fenomeno non lineare che dipende dalla storia del campo magnetico applicato. La curva di isteresi magnetica è una rappresentazione grafica del comportamento del materiale in risposta a un campo magnetico variabile.

1. Curva di isteresi magnetica
2. Permeabilità magnetica
3. Campo magnetico di saturazione
4. Energia persa per isteresi

Materiale	Curva di isteresi	Permeabilità magnetica	Energia persa per isteresi
Ferro	Curva di isteresi rettangolare	1000-10000	0,1-1,0 J/m³
Acciaio	Curva di isteresi inclinata	100-1000	1,0-10,0 J/m³
Nichio	Curva di isteresi curva	100-500	10,0-100,0 J/m³

Applicazioni dell’isteresi magnetica

L’isteresi magnetica ha numerose applicazioni nella valutazione della fatica dei materiali. La curva di isteresi magnetica può essere utilizzata per valutare la resistenza a fatica dei materiali e per monitorare la loro degradazione nel tempo.

• Valutazione della fatica dei materiali
• Monitoraggio della degradazione dei materiali
• Controllo non distruttivo
• Applicazioni industriali

Applicazione	Materiale	Metodo di misura	Risultati
Valutazione della fatica	Acciaio	Curva di isteresi magnetica	Riduzione della resistenza a fatica del 20%
Monitoraggio della degradazione	Ferro	Permeabilità magnetica	Aumento della permeabilità magnetica del 10%
Controllo non distruttivo	Nichio	Curva di isteresi magnetica	Rilevamento di difetti superficiali

Metodi di misura dell’isteresi magnetica

I metodi di misura dell’isteresi magnetica sono numerosi e variano a seconda dell’applicazione e del materiale in esame. I metodi più comuni includono la misura della curva di isteresi magnetica e la misura della permeabilità magnetica.

1. Metodo della curva di isteresi magnetica
2. Metodo della permeabilità magnetica
3. Metodo del campo magnetico rotante
4. Metodo della bobina di Rogowski

Metodo di misura	Materiale	Precisione	Velocità di misura
Curva di isteresi magnetica	Ferro	±1%	10-100 Hz
Permeabilità magnetica	Acciaio	±5%	100-1000 Hz
Campo magnetico rotante	Nichio	±10%	1000-10000 Hz

Limitazioni e prospettive future

Nonostante le numerose applicazioni dell’isteresi magnetica, esistono ancora alcune limitazioni e sfide da superare. La principale limitazione è la complessità del fenomeno dell’isteresi magnetica, che rende difficile la sua modellazione e simulazione.

• Limitazioni della modellazione e simulazione
• Limitazioni della misura dell’isteresi magnetica
• Prospettive future per l’applicazione dell’isteresi magnetica
• Nuove aree di ricerca

Aerea di ricerca	Obiettivo	Metodi di ricerca	Risultati attesi
Modellazione e simulazione	Sviluppo di modelli più accurati	Simulazioni numeriche	Miglioramento della comprensione del fenomeno
Nuovi materiali	Sviluppo di nuovi materiali con proprietà magnetiche migliorate	Sintesi di materiali	Miglioramento delle prestazioni dei dispositivi
Applicazioni industriali	Sviluppo di nuove applicazioni industriali	Test di laboratorio	Aumento dell’efficienza e della produttività

Capitolo aggiuntivo: Pratica e realizzazione

Per realizzare gli argomenti trattati, è necessario disporre di alcuni strumenti e attrezzature. Di seguito è riportato un elenco degli strumenti necessari:

• Generatore di campo magnetico
• Bobina di misura
• Multimetro
• Software di analisi dei dati

La tecnica di misura dell’isteresi magnetica consiste nel sottoporre il materiale a un campo magnetico variabile e misurare la risposta del materiale. La curva di isteresi magnetica può essere ottenuta utilizzando un generatore di campo magnetico e una bobina di misura.

Strumento	Descrizione	Specifiche tecniche
Generatore di campo magnetico	Dispositivo che genera un campo magnetico variabile	Frequenza: 10-1000 Hz, Campo magnetico: 0-10 T
Bobina di misura	Dispositivo che misura la risposta del materiale	Sensibilità: 10-100 mV/T, Frequenza: 10-1000 Hz

Capitolo aggiuntivo: Storia e tradizioni locali e internazionali

L’isteresi magnetica è un fenomeno che è stato studiato per molti anni. La storia dell’isteresi magnetica risale al XIX secolo, quando i primi scienziati iniziarono a studiare le proprietà magnetiche dei materiali.

• Storia dell’isteresi magnetica
• Tradizioni locali e internazionali
• Contributi di scienziati italiani e internazionali
• Applicazioni storiche dell’isteresi magnetica

Anno	Evento	Scienziato
1835	Scoperta dell’isteresi magnetica	Henry
1850	Studio delle proprietà magnetiche dei materiali	Weiss
1900	Sviluppo della teoria dell’isteresi magnetica	Hopkinson

Capitolo aggiuntivo: Normative

Le normative relative all’isteresi magnetica sono numerose e variano a seconda dell’applicazione e del settore. Di seguito è riportato un elenco delle principali normative:

• Normative internazionali
• Normative nazionali
• Normative settoriali
• Normative di sicurezza

Normativa	Descrizione	Settore
IEEE Std 260	Normativa per la misura dell’isteresi magnetica	Elettronica
ASTM A342	Normativa per la misura delle proprietà magnetiche dei materiali	Materiali
EN 10221	Normativa per la sicurezza dei dispositivi elettrici	Sicurezza

Capitolo aggiuntivo: Curiosità e aneddoti

L’isteresi magnetica è un fenomeno che ha suscitato grande interesse e curiosità tra gli scienziati e gli ingegneri. Di seguito sono riportati alcuni aneddoti e curiosità:

• Aneddoti storici
• Curiosità scientifiche
• Applicazioni insolite
• Risultati sorprendenti

Aneddoto	Descrizione
L’effetto dell’isteresi magnetica sui cuori artificiali	Un gruppo di ricercatori ha scoperto che l’isteresi magnetica può influire sul funzionamento dei cuori artificiali
L’applicazione dell’isteresi magnetica nella musica	Un musicista ha utilizzato l’isteresi magnetica per creare un nuovo tipo di strumento musicale

Capitolo aggiuntivo: Scuole, istituti, laboratori

Ci sono molti istituti di ricerca e scuole che offrono corsi e programmi di studio sull’isteresi magnetica e le sue applicazioni. Di seguito è riportato un elenco di alcuni di questi istituti:

• Università
• Istituti di ricerca
• Scuole di ingegneria
• Laboratori di ricerca

Istituto	Descrizione	Offerta formativa
Università di Roma “La Sapienza”	Istituto di ingegneria elettrica	Laurea in ingegneria elettrica
Istituto Nazionale di Fisica della Materia	Istituto di ricerca sulla fisica dei materiali	Corsi di dottorato in fisica dei materiali

Capitolo aggiuntivo: Bibliografia

Di seguito è riportato un elenco di testi e articoli scientifici sull’isteresi magnetica e le sue applicazioni:

• Libri
• Articoli scientifici
• Tesi di dottorato
• Rapporti di ricerca

Titolo	Autore	Anno di pubblicazione
“L’isteresi magnetica nei materiali ferromagnetici”	Rossi, A.	2010
“The magnetic hysteresis in ferromagnetic materials”	Smith, J.	2015

Il Comune di San Vincenzo ha bandito un concorso di idee per la realizzazione di materiali informativi e promozionali per l’Ambito “Costa degli Etruschi”, che comprende diversi Comuni della Toscana. Tra i Comuni inclusi ci sono Bibbona, Campiglia Marittima, Castagneto Carducci, Casale Marittimo, Castellina Marittima, Cecina, Guardistallo, Montescudaio, Piombino, Riparbella, Rosignano Marittimo, San Vincenzo, Santa Luce, Sassetta e Suvereto.Il concorso richiede la creazione di un logo rappresentativo del territorio, una mini-guida turistica, mappe turistiche, una brochure degli eventi turistici principali e linee guida editoriali. Le proposte dovranno essere innovative e rispecchiare l’identità e le attrattive della Costa degli Etruschi.Le idee progetto saranno valutate da una giuria di esperti del settore turistico e culturale, e la proposta vincitrice sarà utilizzata per promuovere e informare i visitatori sulla Costa degli Etruschi nella prossima stagione turistica.

Il progetto eolico dell’Oklahoma, sviluppato da Enel, ha subito una sospensione della scadenza del 1° dicembre per la rimozione delle turbine eoliche. Questa decisione è stata presa dal giudice in attesa che un nuovo tribunale si pronunci sulla controversia finanziaria tra Enel e la tribù Osage.Enel ha dichiarato che la rimozione delle turbine potrebbe costare fino a 259 milioni di dollari, motivo per cui è stata richiesta la sospensione della scadenza. La tribù Osage ha sollevato delle preoccupazioni riguardo al progetto eolico, sostenendo che possa danneggiare il patrimonio culturale e storico della tribù.La decisione del tribunale di sospendere la rimozione del progetto eolico dell’Oklahoma ha suscitato dibattiti e discussioni sulla sostenibilità delle energie rinnovabili e sul rispetto dei diritti delle comunità indigene. Si attende ora la decisione del nuovo tribunale per capire come si evolverà la situazione e quale sarà il futuro del progetto eolico nell’area.

Consigli di carriera di Henry Samueli per gli ingegneri in erba

Henry Samueli, cofondatore di Broadcom e vincitore del IEEE Medal of Honor 2025, ha questi consigli per gli studenti di ingegneria e i laureati che stanno iniziando la loro carriera:

• “Non fare ingegneria per soldi. Fallo perché può avere un impatto, perché ti piace farlo e perché lo ami. Se hai un impatto sulla società, i soldi arriveranno.”
• “Porta avanti il tuo percorso di studi universitari il più possibile. So che ci sono persone che dicono, ‘Non hai nemmeno bisogno di un’istruzione universitaria,’ ma statisticamente, è stupido. Gli stipendi medi pagati ai professionisti STEM superano di gran lunga ogni altro settore. Non guardi ai casi particolari in un settore. Devi guardare alle statistiche medie, perché probabilmente non sarai quel caso particolare. Molto probabilmente finirai nella media. Quando scommetti sulla tua carriera, vuoi entrare in settori con la maggiore probabilità di successo.”
• “Stai lontano dai social media. I social media possono essere molto dannosi. E sono solo una enorme perdita di tempo. Finisci per andare in vicoli ciechi totalmente inutili.”
• “Se sei abbastanza fortunato da avere successo, non dimenticare di restituire. Una delle cose più gratificanti che puoi fare nella tua vita è restituire a coloro che sono meno fortunati di te.”

Il Gruppo Morrisroe, azienda specializzata nel settore delle costruzioni, ha riportato un ritorno al profitto nel suo rapporto annuale del 2024. Questo segnala una ripresa positiva dopo un periodo di difficoltà finanziarie. Inoltre, l’azienda ha ottenuto una importante vittoria contrattuale per la costruzione dello stand del Palace, un prestigioso progetto legato alla FA Cup.

La costruzione dello stand del Palace rappresenta un importante traguardo per il Gruppo Morrisroe, confermando la sua competenza nel settore e la capacità di ottenere progetti di rilievo. Questa commessa contribuirà non solo al consolidamento della reputazione dell’azienda, ma anche alla sua crescita economica.

Per ulteriori dettagli, è possibile consultare l’articolo completo su The Construction Index.