Magnetismo
Il magnetismo
Fenomeno noto fin dall’antichità.
Il termine magnetismo deriva da Magnesia città
dell’Asia Minore
dove si era notato che un
minerale, la magnetite, attirava a sé i corpi
ferrosi.
Magneti
Un magnete è un corpo che ha la proprietà di
attirare a sé alcune sostanze come il ferro,
l’acciaio, il nickel, il cobalto e le loro leghe. Tali
materiali vengono detti ferromagnetici.
Ogni magnete ha due regioni, dette polo nord e
polo sud, in cui la forza che esercita sui materiali
ferromagnetici è più intensa.
Non esistono monopoli magnetici
Dividendo un magnete in due parti uguali, si
otterranno due piccoli magneti entrambi con un
polo nord del polo sud. Non è possibile ottenere
una parte che abbia un solo polo.
Nell’interazione tra due magneti, poli omonimi
si respingono e poli eteronimi si attraggono
La calamita
I materiali ferromagnetici quando vengono
messi in contatto con un magnete, ne
acquistano le proprietà, diventando loro stessi
magnetizzati. Così facendo si è creato magnete
artificiale comunemente detto calamita.
Magnete Terra
La Terra si comporta come un grande magnete
naturale con i poli magnetici vicini ai poli geografici.
Viene detto «polo nord» di un magnete, quello che
punta
verso
il
nord
geografico
terrestre.
Analogamente, il «polo sud» di un magnete, sarà
quello che punta verso il sud geografico terrestre.
Nord magnetico e nord geografico
Visto che poli opposti si attraggono, se il polo
nord di un magnete viene attirato dal Polo Nord
geografico terrestre, quest’ultimo è in realtà il
polo sud del magnete Terra e viceversa per il
Polo Sud geografico terrestre che è in realtà il
polo nord del magnete Terra.
Il campo magnetico
Analogamente al caso della carica elettrica che
genera attorno sé un campo elettrico, un
magnete genera un campo magnetico.
Le linee del campo magnetico vengono rivelate
per mezzo di un piccolo magnete detto ago
magnetico capace di ruotare intorno ad un asse
passante per il suo baricentro.
Linee del campo magnetico
Caratteristiche del campo magnetico
Il campo magnetico – induzione magnetica, è una
grandezza vettoriale indicata con
B , la cui unità di misura
nel S.I. è il tesla (T) ed ha le seguenti caratteristiche:
l’intensità varia con la distanza dal magnete;
la sua direzione è individuata da come si dispone un ago
magnetico detto esploratore;
il verso
magnetico.
è quello che va da sud a nord dell’ago
Campo magnetico generato da
corrente elettrica
Intorno alla 1820, il fisico danese Oersted
osservò che la corrente elettrica che scorreva
lungo un filo, modificava la direzione di un ago
magnetico posto delle sue vicinanze.
Concluse quindi che un filo percorso da corrente
genera un campo magnetico nello spazio
circostante. Successivamente, i fisici francesi
Jean-Baptiste Biot e Félix Savart, ricavarono la
formula per ottenere il campo magnetico
generato da un filo rettilineo di lunghezza
indefinita:
LEGGE DI BIOT-SAVART
Dato un filo rettilineo di lunghezza indefinita,
attraversato da una corrente elettrica costante I,
il campo magnetico B, in un punto P, distante r
dal filo, sarà dato da:
0 I
B=
2 r
dove μ0 viene detta permeabilità
magnetica del vuoto e il suo valore
nel SI è: 4 10 -7 N/A2.
Linee del campo magnetico di un filo
percorso da corrente elettrica
Le linee del campo magnetico prodotto da un filo
rettilineo percorso la corrente elettrica sono
concentriche al filo. La direzione
ed il verso del campo magnetico
sono date dalla seguente regola
della mano destra:
La direzione è data dalla retta tangente alla
circonferenza di raggio r passante per P, giacente
nel piano perpendicolare al filo e passante per P.
Per individuare il verso il campo magnetico occorre
inizialmente porre il pollice della mano destra nel
verso della corrente. Fatto ciò, le altre dita si
avvolgono intorno al filo secondo il verso delle
linee del campo.
Spira e solenoide
La spira è un filo conduttore chiuso di forma
circolare. Il campo magnetico B, di una spira di
raggio R, percorsa da una corrente elettrica I,
μ0 I
vale: B =
, la sua direzione è lungo l’asse della
2R
spira e il verso è dato dalla regola della mano
destra vista precedentemente.
Un solenoide è filo conduttore avvolto in modo
cilindrico ed è formato da un numero N di spire
circolari affiancate l’una all’altra.
Consideriamo un solenoide il cui diametro sia
trascurabile rispetto alla sua lunghezza. Al passaggio
di una corrente elettrica I, all’interno del solenoide
si forma un campo magnetico uniforme mentre è
nullo all’esterno come evidenziato nelle figure
seguenti:
0 N I
Il campo magnetico è dato da: B
L
dove N rappresenta il numero di spire ed L è la
lunghezza del solenoide.
