LICEO SCIENTIFICO “G. LEOPARDI ” A.S. 2010-2011
FENOMENI MAGNETICI
FONDAMENTALI
Prof. Euro Sampaolesi
IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE
Le linee del magnete-Terra escono dal Polo geomagnetico Nord ed
entrano nel polo geomagnetico Sud
LE LINEE DEL CAMPO MAGNETICO
LA CALAMITA SPEZZATA
Non è possibile ottenere poli Nord e
poli Sud magnetici isolati
L’ESPERIMENTO DI OERSTED (1820)
Un filo percorso da corrente
genera un campo magnetico
B
i
2 d
0
(legge di
Biot-Savart)
B è il campo magnetico in un punto P a distanza d
da un filo percorso da una corrente di intensità i
-7
2
0 = 4 ∙10 N/A è la permeabilità magnetica del vuoto
L’ESPERIMENTO DI FARADAY (1821)
F il x B
F è la forza esercitata dal
campo magnetico B su in
filo di lunghezza l
percorso da una corrente i
Un campo magnetico esercita una forza su un filo
percorso da corrente elettrica
L’ESPERIMENTO DI AMPERE (1820)
Due fili rettilinei paralleli di lunghezza l posti
a una distanza d percorsi da corrente elettrica
i1 e i2 interagiscono con una forza F attrattiva
(se le correnti hanno verso concorde) o
repulsiva (se le correnti hanno verso discorde)
F
i1i 2l
2 d
0
INTENSITÀ DEL CAMPO MAGNETICO
IL CAMPO MAGNETICO SULL’ASSE DI UNA SPIRA CIRCOLARE
In ogni punto dell’asse della
spira il campo magnetico ha
direzione perpendicolare al
piano della spira
B
iR
0
2
y=0
R
2
B è il campo magnetico in un
punto P posto sull’asse di una
spira circolare di raggio R a una
distanza y dal centro della spira
percorsa da una corrente i
2
y
2 3
BC
i
2 R
0
BC è il campo magnetico
nel centro della spira
IL CAMPO MAGNETICO DI UN SOLENOIDE
B
L
0
N
i
L
B è il campo magnetico di un
solenoide ideale di lunghezza
L formato da N spire
percorse da una corrente i
Linee del campo magnetico di un
solenoide reale.
In un solenoide ideale (L/2r>>1)
il campo magnetico è nullo
all’esterno è uniforme all’interno
IL MOTORE ELETTRICO
Una spira immersa in un
campo magnetico, quando è
percorsa da corrente elettrica,
subisce una coppia di forze
magnetiche che la fa ruotare.
Trasformazione di energia
elettrica in energia meccanica
IL MOTORE ELETTRICO
All’inizio il piano della spira è parallelo al
campo magnetico B; sui lati perpendicolari
a B si genera una coppia di forze F1 e F2
(perpendicolari alla pagina) che pone la
spira in rotazione.
IL MOTORE ELETTRICO
La rotazione continua finché il piano della spira diventa
perpendicolare a B: in questa posizione le forze F1 e F2 agiscono
sulla stessa retta e tendono a deformare la spira, senza ruotarla.
Tuttavia la spira, per inerzia prosegue la rotazione e supera la
posizione di equilibrio. Per far continuare la rotazione bisogna
invertire il verso della corrente…
IL MOTORE ELETTRICO
Se la corrente circola in verso
opposto le forze cambiano verso e la
coppia continua a favorire la
rotazione nello stesso verso.
La corrente viene invertita ogni
mezzo giro mediante i contatti
striscianti tra il commutatore che
ruota e le spazzole fisse
Cambiando il verso della corrente ogni mezzo giro la coppia
di forze mantiene la spira in rotazione continua
IL MOMENTO DELLA FORZA MAGNETICA SU UNA SPIRA
F
L
P
B
M
A
i
B
(b = l2 sen = braccio
della coppia di forze)
i
B
R
-F
LM
l1
PR
M
Fb
F i l1 B
l2
A l1 l2 (area della spira)
M i A B senα
IL MOMENTO MAGNETICO DI UNA SPIRA
m
iA
La direzione del momento magnetico è
perpendicolare al piano della spira e il verso è
quello del pollice della mano destra, chiudendo
le dita nel verso della corrente
M i A B senα
M
M
m
m
B senα
xB
Il campo magnetico B esercita su una spira percorsa da corrente
un momento torcente M che tende ad allineare il momento
magnetico m col campo (e quindi a disporre il piano della spira
perpendicolarmente al campo)
L’AMPEROMETRO E IL VOLTMETRO
M i A B senα
Mel
M
M el
i
kα
M
i
M el
All’equilibrio il momento della forza magnetica M è
uguale al momento della forza elastica Mel
La corrente è direttamente proporzionale all’angolo di
rotazione della spira e quindi dell’indice sulla scala graduata
