Magnetismo1
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MAGNETISMO - prima parte pina di vito 1 Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe3O4) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co poli magnetici: Nord e Sud I nomi dei poli magnetici derivano dall’attrazione magnetica terrestre Le forze magnetiche sono attrattive e repulsive Magnetite Ago magnetico Impossibile separare i poli magnetici: esperimento della calamita spezzata pina di vito 2 Campo magnetico e linee di forza Campo magnetico reso visibile dalla limatura di ferro Gli aghi magnetici visualizzano le linee di forza Le linee di forza del campo magnetico: • sono sempre linee chiuse • sono uscenti dal Nord ed entranti nel Sud • la densità delle linee è proporzionale all’intensità del campo • il vettore campo di induzione magnetica è tangente punto per punto alla linea pina di vito 3 Campo magnetico terrestre William Gilbert (1544 – 1603) declinazione magnetica (attualmente circa 11,3°) angolo che il meridiano magnetico fa con il meridiano terrestre per un dato punto della terra i inclinazione magnetica deviazione angolare dell’asse dell’ago calamitato rispetto il piano dell’orizzonte modello di Gilbert pina di vito 4 Campo magnetico del magnete ad U e magneti stampati pina di vito 5 Esperimento di Hans Christian Oersted (1777 - 1851) 21 luglio 1820 Ha dimostrato che anche la corrente elettrica fa deviare un ago magnetico, quindi produce un campo magnetico. Non passa corrente: l’ago magnetico è parallelo al filo, orientato secondo il campo magnetico terrestre passa corrente: l’ago magnetico ruota di 90° pina di vito Invertendo la corrente: l’ago magnetico ruota in senso opposto 6 Campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente Prima regola della mano destra: se il pollice indica il verso della corrente allora le dita si chiudono nel verso del campo magnetico generato 0 i B= 2 r 0 = 4 10 7 H / m Legge di Biot e Savart (ottobre – dicembre 1820) Permeabilità magnetica del vuoto pina di vito 7 SOLENOIDE o BOBINA (avvolgimento di fili di rame) Il campo magnetico di un solenoide percorso da corrente elettrica è simile a quello del magnete rettilineo Regola della mano destra: se le dita si avvolgono come la corrente, il pollice indica il verso del vettore campo magnetico interno al solenoide pina di vito 8 Spira e bobina linee di forza del campo magnetico di una spira percorsa da corrente • le linee sono chiuse • la linea centrale è al piano della spira ┴ • il pollice della mano destra indica il verso del campo, se le dita si chiudono nel verso della corrente • l’intensità al centro della spira è: 0 i B= 2 r linee di forza del campo magnetico di una bobina percorsa da corrente • le linee sono chiuse • all’interno della bobina le linee sono parallele e indicano un campo uniforme • se il solenoide ha una lunghezza molto maggiore del suo diametro all’esterno il campo è nullo, pina di vito N B = 0 i l 9 Misura dell’intensità del vettore di induzione magnetica B Quando chiudiamo il circuito la barretta percorsa da corrente viene spinta verso l’interno del magnete; invertendo il verso della corrente essa viene spinta verso l’esterno. Il dinamometro misura l’intensità della forza che il campo magnetico applica al conduttore. F =B iL La forza di interazione corrente-magnete è direttamente proporzionale alla corrente i e alla lunghezza L del conduttore immerso nel campo magnetico B pina di vito 10 ® ® ® F = i l ´ B = ilBsen seconda regola della mano destra: se il pollice si orienta come la corrente e le dita si stendono nel verso del campo magnetico allora la forza ha verso uscente dal palmo della mano Quando B è perpendicolare al filo si ha la massima forza B^ = B Se B è inclinato di un angolo rispetto al filo, la forza è minore B^ = Bsen pina di vito Se B è parallelo al filo, la forza è nulla B^ = Bsen0 = 0 11 TESLA Unità di misura dell’intensità del vettore di induzione magnetica B tesla = newton ampére metro gauss = 104 tesla Campo magnetico terrestre: 0,610-4T = 0,6G 0,310-4T = 0,3G al polo all’equatore i più potenti elettromagneti usati nella ricerca e nell’industria raggiungono solo pochi tesla pina di vito 12 Interazione corrente-corrente esperimento di Andre-Marie Ampére (1775 – 1836) 18 settembre 1820 Conduttori paralleli percorsi da correnti con versi opposti si respingono Conduttori paralleli percorsi da correnti equiverse si attraggono pina di vito 13 1) Forza di interazione tra due correnti 2) definizione dell’unità di misura della corrente nel S.I. Campo B di una corrente rettilinea B= 0 i 2 r Forza di interazione corrente-campo F = ilB 0 i1i2 F= l 2 d Unita’ di misura di corrente nel S.I. L’unità di misura ampére è definita come quella corrente costante che mantenuta in due conduttori paralleli e rettilinei, di lunghezza molto grande e sezione trascurabile, alla distanza di un metro l’uno dall’altro, nel vuoto, produce tra i due conduttori una forza di 2.10-7N per ogni metro di lunghezza pina di vito 14
