Poli magnetici e cariche elettriche
Le calamite interagiscono fra loro
con forze attrattive o repulsive, che
vicino ai poli sono particolarmente
intense.
Poli magnetici di nome diverso si
attraggono, come fanno le cariche
elettriche di segno opposto,
mentre poli dello stesso nome si
respingono, così come le cariche
elettriche dello stesso segno.
Il campo magnetico terrestre
Il fatto che il polo N di
un ago magnetico sia
rivolto verso il Nord
geometrico terrestre
dimostra che la Terra
stessa è assimilabile a un
magnete, i cui poli N ed
S sono, rispettivamente,
in prossimità dei poli
Sud e Nord geografici.
Legge di Ampère
Il francese André-Marie Ampère dimostrò con una
serie di esperimenti che due fili paralleli percorsi da
corrente esercitano una forza l’uno sull’altro: si
attraggono o si respingono a seconda che le correnti
scorrano nello stesso verso o in versi opposti.
L’intensità del campo magnetico
Per misurare l'intensità di un campo magnetico, analogamente a
quanto fatto per il campo elettrico per il quale si usa una carica di
prova, si usa una "corrente di prova", ovvero un filo percorso da
corrente. A questo scopo si considera un tratto di filo di
lunghezza l, percorso da una corrente I, posto tra i poli di una
calamita, ovvero immerso in un campo magnetico.
Il filo subisce una forza, la cui direzione e verso sono ricavabili
mediante la regola della mano sinistra.
Se si misura la forza F con un
dinamometro, questa risulta proporzionale
alla lunghezza del filo l e all'intensità della
corrente I:
dove la costante di proporzionalità B
rappresenta l'intensità del vettore campo
magnetico.
La legge di Gauss per il magnetismo
Come per il campo elettrico, anche per il campo magnetico
esiste una legge analoga a quella formulata dal tedesco K. F.
Gauss. Ricordiamo che la legge di Gauss (una delle leggi di
Maxwell dell'elettromagnetismo) descrive una caratteristica
importante del campo elettrostatico: l'esistenza di punti
singolari dove sono poste le cariche sorgenti del campo e dove
le linee di campo nascono o muoiono.
Rivediamo questa legge:
Il flusso elettrico attraverso una superficie gaussiana è
direttamente proporzionale alla somma algebrica di tutte le
cariche elettriche presenti all'interno della superficie.
Legge di Gauss per il campo magnetico B
Il flusso magnetico attraverso una superficie
gaussiana è sempre nullo.
Se il flusso del campo magnetico è
sempre nullo, significa che non
esistono nel campo dei punti
singolari dove le linee nascono o
muoiono, altrimenti potrebbe
essere costruita una superficie
gaussiana intorno a questo punto
ed avere un flusso positivo o
negativo: il campo magnetico non
ha sorgenti.
Per la stessa ragione, se le linee
non nascono e non muoiono, esse
devono essere sempre linee
chiuse, senza inizio né fine. Il
campo magnetico terrestre ne è
un esempio.
Permeabilità magnetica
I valori della permeabilità
magnetica indicata con varia a
seconda di diversi materiali.
Si distinguono:
- Materiali diamagnetici
- Materiali paramagnetici
- Materiali ferromagnetici
Gli esperimenti di Faraday
Fu l’inglese Michael Faraday, nel 1831,
a scoprire che in particolari
condizioni un campo magnetico può
generare una corrente elettrica.
Faraday condusse i suoi esperimenti
utilizzando le bobine fatte con filo
conduttore circondato da una guaina
isolante. La prima è alimentata da
una batteria ed è provvista di un
interruttore, mentre la seconda è
chiusa su un galvanometro, un
misuratore di corrente molto
sensibile.
La legge di Faraday-Neumann
Nell’ elettromagnetismo, la legge di Faraday sull'elettromagnetismo,
anche conosciuta come legge dell'induzione elettromagnetica, legge
di Faraday-Neumann o legge di Faraday-Henry, è una legge fisica che
descrive il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, che si verifica
quando il flusso del campo magnetico attraverso la superficie
delimitata da un circuito elettrico è variabile nel tempo. La legge
impone che nel circuito si generi una forza elettromotrice indotta
pari all'opposto della variazione temporale del flusso.
La legge di Lenz
Nel 1834 il russo Emilij K. Lenz affermò che:
In un circuito, la corrente indotta scorre in verso tale da
opporsi, mediante il campo magnetico prodotto, alla
variazione di flusso da cui essa stessa ha avuto origine.
Le correnti di Foucault
Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica si
manifesta non solo nelle spire e nelle bobine
realizzate con fili conduttori sottili, ma anche
all’interno di conduttori di grosso spessore. Anzi,
poiché la resistenza dei conduttori massicci è piccola,
le correnti indotte che si generano nel loro interno
sono particolarmente intense. Gli effetti di queste
correnti sono chiamate correnti parassite o anche
correnti di Foucault.
L’alternatore
L'alternatore è una macchina elettrica rotante basata
sulla legge fisica dell'induzione elettromagnetica (o
di Faraday), che converte l'energia meccanica fornita
dal motore primo in energia elettrica sotto forma
di corrente alternata. Questo processo, denominato
conversione elettromeccanica dell'energia, coinvolge
la formazione di campi magnetici
che agiscono come mezzo
intermedio.
La conversione elettromeccanica
dell'energia è molto efficiente,
con rendimenti normalmente
prossimi al 100%.
First Ohm’s law
Ohm's law states very simply the relationships between the
three following electrical quantities: voltage (V), current (I)
and resistance (R)
This law was enunciated by the famous German physicist
George Simon Ohm, and is certainly the most important of
those relating to electricity.
The statement sounds exactly like this:
"The intensity of current in a circuit is directly
proportional to the voltage applied to it and inversely
proportional to the resistance of the circuit itself."
Its mathematical expression is:
I=V/R
which allows to calculate the current knowing the voltage
and resistance. Derived from this formula:
V=I*R
R=V/I
Second Ohm’s law
This law describes the values that influence at the
electric resistance of a conductor.
‘’ The resistance (R) of a homogeneous conductor of
constant transversal section is directly proportional
to its length and is inversely proportional to the
area of its transversal section’’.
Mathematically we have:
ρ = resistivity, depends on the material of the
conductor and its temperature.
ℓ = width of the conductor.
A = area of the transversal section.
