MAGNETISMO - prima parte
pina di vito
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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
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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
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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
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Campo magnetico del magnete ad U
e magneti stampati
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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°
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Invertendo la corrente:
l’ago magnetico ruota in
senso opposto
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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
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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
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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,
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N
B = 0 i
l
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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
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®
®
®
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
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Se B è parallelo al filo, la
forza è nulla
B^ = Bsen0 = 0
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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
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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
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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
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