Campo magnetico

CAPITOLO 5
Il campo magnetico
Gilbert fu il primo a studiare i fenomeni magnetici. Egli individuò nella Terra il grande magnete causa
dell’orientamento degli aghi magnetici usati nelle bussole. Un ago magnetico si orienta con una estremità verso il
polo nord terrestre e con l’altra verso il polo sud. Le due estremità dell’ago sono per questo dette polo nord e sud.
Se nelle vicinanze dell’ago sono presenti dei magneti, l’ago risente dell’attrazione magnetica di questi corpi: il suo
polo nord viene attratto da quello del magnete e respinto dal polo sud del magnete. L’opposto accade al polo sud
dell’ago. Una normale sbarretta di acciaio non è in grado di attrarre piccoli oggetti di ferro, ma se l’avviciniamo o
mettiamo in contatto con della magnetite essa acquisisce la proprietà di attrarre gli oggetti in ferro: si dice che la
sbarretta è magnetizzata. Gli aggetti che acquistano artificialmente le proprietà magnetiche sono detti calamite o
magneti artificiali. Gilbert studiò inoltre le analogie tra le cariche elettriche e i poli magnetici.
La prima differenza è che non è possibile separare i poli magnetici di una calamita, infatti se si taglia a meta una
calamita si formano due calamite che hanno entrambi i poli. Per questo aghi e calamite sono detti anche dipoli
elettrici
La seconda è che mentre un corpo elettrizzato attira piccoli corpi di differenti sostanze la calamita attira pezzetti di
ferro o altri metalli. Infine analogamente alle cariche elettriche poli magnetici diversi si attraggono mentre poli
uguali si respingono.
Coulomb fu il primo a capire che l’intensità delle forze magnetiche diminuisce con il quadrato della distanza tra i
poli. Il campo magnetico vettoriale B ha per direzione la retta lungo la quale si dispone un ago magnetico posto
in un punto e verso quello che va dal polo sud al polo nord. Possiamo costruire con un ago magnetico le linee del
campo magnetico, la direzione del vettore campo magnetico è la direzione della tangente alla linea del campo.
Oersted dimostrò che un filo percorso da corrente elettrica provoca la deviazione di un ago magnetico posto nelle sue
vicinanze ovvero il passaggio di corrente in un filo genera campo magnetico. Se mettiamo un filo conduttore
lungo la direzione del campo magnetico terrestre e sotto un ago magnetico parallelamente al filo quando facciamo
passare la corrente l’ago oscilla e si dispone perpendicolarmente al filo. Se invertiamo il verso della corrente
l’ago si mette sempre perpendicolare al filo ma orientato in modo opposto. Le linee del campo magnetico generato
dal filo percorso dalla corrente sono le infinite circonferenze concentriche di cui il filo costituisce l’asse. Il verso si
ottiene con la regola della mano destra ovvero indicando col pollice il verso della corrente, le dita della mano
chiudendosi indicano il verso delle linee del campo. Con questa esperienza capiamo che la corrente genera un campo
magnetico e che la forza non è diretta lungo la congiungente i due corpi, ma perpendicolare al piano che contiene il
filo e l’ago.
Faraday scopri che un magnete esercita una forza su un conduttore percorso da corrente: egli ha disposto in un
campo magnetico un filo conduttore sospeso in modo da potersi muovere lungo la direzione verticale. Quando si fa
passare corrente il filo subisce una forza perpendicolare al campo che è lungo la direzione orizzontale e quindi il filo
si muove verso il basso.
Ampere invece ha dimostrato che due fili conduttori rettilinei e paralleli si attraggono se la corrente li percorre
nello stesso verso e si respingono se la corrente li percorre in versi opposti. La forza che si esercita ha
modulo F = k l i1 i2 / r dove l è la lunghezza del filo sul tratto su cui si esercita la forza, i1 e i2 sono le intensità di
corrente, r è la distanza dei fili e k è una costante che è pari a k = μ0/2π e μ0 è una costante detta permeabilità
magnetica del vuoto. La costante k vale numericamente 2 ∙ 10-7 e la sua unità di misura è N/A².
© Federico Ferranti S.T.A.
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