I campi magnetici

05_P130-152_schede(32-39)
17-05-2011
16:38
Pagina 130
Scheda
I campi magnetici
PREREQUISITI
Per affrontare la prova devi sapere:
쮿 Come si comporta una calamita e che cosa si intende per polarità
쮿 Concetto generale di campo
쮿 Significato dell’intensità di corrente elettrica e sua unità di misura
1 Titolo
Dato che abbiamo a che fare con un approccio introduttivo inerente ad alcuni fenomeni magnetici,
genericamente intitoliamo la prova: I campi magnetici.
2 Obiettivi
Vogliamo valutare l’interazione tra i magneti e visualizzare le linee di forza del loro campo magnetico.
Dopodiché, passiamo a studiare gli effetti magnetici provocati dal passaggio della corrente elettrica nei
fili rettilinei.
3a Schema e/o disegno
I disegni che devi riprodurre sono principalmente quelli relativi alle linee di forza, per cui puoi fare riferimento alle figure 3, 4 e 6.
3b Materiale e strumenti
Il materiale necessario è il seguente:
• ago magnetico, magneti di diverse forme, limatura di ferro;
• ripiano di vetro (da collocare possibilmente sulla lavagna luminosa per proiettare le immagini sulla
parete);
• filo rettilineo con ripiano fisso perpendicolare;
• generatore e cavi di collegamento.
4 Contenuti teorici
Presentando la prova, puoi parlare del concetto di campo magnetico – se è il caso, confrontandolo con
il campo elettrico e con quello gravitazionale. È opportuno mettere in evidenza che tale tipo di campo
viene prodotto sia tramite le calamite, ma anche attraverso le correnti elettriche.
05_P130-152_schede(32-39)
17-05-2011
16:38
Pagina 131
5-6-7 Descrizione della prova, raccolta dei dati, elaborazione
Non ci sono dati da elaborare. Devi concentrarti su ciò che osservi e cercare di capire le caratteristiche
dei fenomeni magnetici.
Parte I: i magneti
Studiamo l’interazione tra alcune calamite e, in modo qualitativo, le linee di forza dei campi magnetici
da esse generati.
a) Disponi un ago magnetico su una punta verticale e, assicurandoti che sia lontano da altri magneti,
aspetta che raggiunga la posizione di equilibrio. Qual è la parte che indica il Nord?
b) Avvicina all’ago una calamita a forma di sbarra (fig. 1), prima secondo un’estremità e poi secondo
l’altra, e osserva il comportamento dell’ago magnetico.
Figura 1
c) Tenendo ferma la calamita, muovi attorno a essa l’ago, facendo ogni volta attenzione a come si dispone quando si ferma.
d) Prendi due calamite a forma di sbarra e, tenendole in mano, avvicinale per le rispettive estremità nei
vari modi possibili, cercando di valutare come interagiscono ogni volta (fig. 2).
Figura 2
e) Spargi su un vetro tenuto orizzontalmente un po’ di limatura di ferro. Noti delle linee particolari?
f ) Appoggia adesso il vetro su una calamita a forma di sbarra, sempre facendo in modo che rimanga
orizzontale.
g) Dai qualche colpetto al vetro e osserva come si dispone la limatura di ferro.
h) Disegna schematicamente in un foglio quello che vedi (dovrebbe essere analogo a quanto illustrato in
figura 3).
i) Dopo aver recuperato la limatura e pulito il vetro, ripeti la prova con una calamita di forma diversa
(per esempio, a forma di U come in figura 4).
l ) Disegna la disposizione della limatura, in particolare nella zona compresa tra i due tratti paralleli.
Figura 3
Figura 4
05_P130-152_schede(32-39)
17-05-2011
16:38
Pagina 132
Completa le frasi
• Tra poli diversi (nord-sud e sud-nord) si osservano forze (attrattive/repulsive)
....................................................
• Tra poli uguali (nord-nord e sud-sud) si osservano forze (attrattive/repulsive) ......................................................
• Le linee di forza vanno dal polo (nord/sud) ............................................. al polo (nord/sud) ...............................................
Parte II: il campo magnetico delle correnti elettriche
I
Passiamo a esaminare il magnetismo prodotto dalle correnti elettriche.
a) A un filo rettilineo di materiale conduttore disposto verticalmente,
non attraversato da corrente elettrica, avvicina un ago magnetico
(fig. 5), in maniera tale per cui l’ago stesso si posizioni in direzione
radiale rispetto a esso (vale a dire, uno dei due poli dell’ago punta
verso il filo).
b) Fai passare la corrente elettrica. Che cosa fa l’ago magnetico?
c) Su un piano orizzontale disposto perpendicolarmente al filo rettilineo (fig. 6) spargi della limatura di ferro. Si formano delle linee?
d) Fai circolare nel filo la corrente elettrica e dai qualche colpetto al
piano. Che cosa fa in questo caso la limatura?
e) In due fili rettilinei paralleli a distanza di pochi millimetri l’uno
dall’altro, fai passare la corrente elettrica, dapprima nello stesso
verso e poi in verso opposto. Che cosa succede nei due casi?
Figura 5
Completa le frasi
• Un filo elettrico attraversato da ....................................................... produce un
campo ......................................................., come testimonia la circostanza che
un ......................................................................................... posto nelle sue vicinanze
modifica il proprio orientamento.
• Attorno a un filo elettrico rettilineo attraversato da .........................................
.............................
di
si forma un campo ......................................................... le cui linee
.......................................................
.......................................................
sono costituite da (circonferenze/raggi)
con centro nel filo stesso.
• Tra due fili rettilinei paralleli attraversati da .......................................................
si registra una forza repulsiva quando il verso delle
.............................
...................................
è (lo stesso/opposto) ......................................................., attrattiva
quando il verso delle
.......................................................
è (lo stesso/opposto)
.............................................................................................................................................................
Figura 6
8 Analisi dei risultati e conclusioni
Se per caso hai approfondito l’origine del magnetismo, puoi cercare di spiegare le ragioni fisiche che
accomunano un magnete a una corrente elettrica, secondo quanto emerge da questa prova. Altrimenti,
puoi brevemente riassumere quanto già rilevato completando le frasi e mettere in rilievo una caratteristica che è tipica delle linee di forza dei campi magnetici, che le distingue nettamente dalle linee di forza
dei campi elettrici...