Magnetismo
Il magnetismo entra nella nostra esperiemza a partire dalla bussola. Si
può verificare che lʼorientamento dellʼago della bussola può essere
modificato in due modi: avvicinando un magnete alla bussola oppure
avvicinando ad essa un filo percorso da corrente continua. "
Lʼago della bussola è tecnicamente un dipolo magnetico e si comporta
esattamente come un dipolo elettrico cioè si orienta lungo la direzione
del campo magnetico. "
La differenza fondamentale fra magnetismo e elettricità è che un corpo
puo`avere sia un dipolo elettrico sia avere una carica elettrica (non
neutro)."
Invece nel caso del magnetismo non esiste la carica magnetica. Dal
punto di vista pratico ogni corpo è magneticamente neutro e può solo
avere un dipolo. "
Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini
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Campo magnetico
Se un filo percorso da corrente è in grado di orientare lʼago di una
bussola, vuol dire che la corrente genera un campo magnetico. "
Se la corrente percorre un filo sottile e rettilineo il campo magnetico in
un punto P sarà perpendicolare alla corrente ed anche perpendicolare
alla direzione che congiunge P al filo. "
Analogamente al caso delle linee del campo elettrico si definiscono
delle linee del campo magnetico. Esse sono quelle curve che in ogni
punto sono tangenti al campo magnetico. "
Le linee del campo magnetico emesso da un filo rettilineo sono delle
circonferenze ."
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Legge di Biot e Savart
Le linee del campo magnetico emesso da un filo rettilineo sono delle
circonferenze il cui centro è lʼasse del filo."
Lʼintensità del campo magnetico è data
dalla legge di Biot e Savart:"
µ0 µr I
B=
2π r
Dove I è la corrente elettrica r è la
distanza dal filo. μ0 e μr sono la
permeabilità magnetica del vuoto e la
permeabilità magnetica relativa. Il loro
ruolo è assolutamente analogo a quello
delle due costanti dielettriche. Lʼunità di
misura del campo magnetico è il Tesla. "
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Forza di Lorentz
Il campo magnetico agisce sia sui dipoli magnetici (la bussola) sia
sulle cariche elettriche."
A differenza del campo elettrico il campo magnetico esercita una forza
sulle cariche elettriche solo se esse sono in moto. La forza è detta
Forza di Lorentz:"
F = qv × B
F = q v B sin θ
La forza è perpendicolare sia al campo B che alla velocità v. È
proporzionale sia alla velocità che al campo e anche alla carica. "
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Forze fra correnti
Se un filo percorso da corrente produce un campo magnetico e una
corrente è fatta di cariche in moto allora è intuibile che due fili percorsi
da corrente si attirano o respingono."
Utilizzando la formula di Biot e Savart e quella della forza di Lorentz si
arriva ad una semplice conclusione. Due fili paralleli percorsi da
corrente si attirano se le correnti hanno la stesso verso si respingono
se i versi sono opposti. Il valore della forza è dato da:"
µ0 µr I1I2
F=
L
2π r
Dove “r” è la distanza fra i fili, I
sono le correnti ed L la
lunghezza dei fili. "
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Definizione di Ampere
La forza che agisce fra due fili è tecnicamente più facile da misurare
rispetto alla forza attrattiva fra due cariche. Per questo motivo lʼunità
fondamentale di misura SI del mondo elettromagnetico non è il
Coulomb cioè la carica ma lʼAmpere cioè la corrente. Infatti lʼAmpere è
definito come quella corrente che scorrendo fra due fili paralleli e
distanti un metro genera una forza attrattiva di 2•10-7 N per ogni metro
di lunghezza dei fili. "
µ0 µr I1I2
F=
L
2π r
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Induzione elettromagnetica: legge di Faraday
Il principale utilizzo nella vita di tutti i giorni dei campi magnetici è nella
produzione di corrente elettrica. "
Si dimostra infatti che la variazione di un campo magnetico provoca
una forza sulle cariche anche se sono immobili. Il fenomeno è detto
induzione elettromagnetica. "
Lʼinduzione è descritta dalla legge di Faraday
che nella sua versione più semplice dice che se
ho un filo conduttore chiuso, di resistenza R,
immerso in un campo magnetico uniforme. Il filo
è su un piano perpendicolare al campo, allora se
il mio campo varia di ΔB in un tempo Δt, nel filo
verrà indotta una corrente I data da: "
S ΔB
I=−
R Δt
Dove S è lʼarea descritta dal
circuito. "
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Fine capitolo
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