IL CAMPO MAGNETICO. V Classico Prof.ssa Delfino M. G.

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1 IL CAMPO MAGNETICO V Classico Prof.ssa Delfino M. G.

2 UNITÀ - IL CAMPO MAGNETICO 1. Fenomeni magnetici 2. Calcolo del campo magnetico 3. Forze su conduttori percorsi da corrente 4. La forza di Lorentz

3 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI I campi magnetici possono essere creati da un magnete o da una corrente elettrica

4 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI Magneti naturali: alcuni minerali di ferro (magnetite) hanno proprietà magnetiche (attirano piccoli pezzi di ferro). Alcune sostanze (ferro, acciaio, ) si magnetizzano (messe in contatto con magneti diventano magneti a loro volta). Poli di un magnete (polo Nord e polo Sud): zone in cui gli effetti magnetici sono più intensi I poli di un magnete non possono essere separati: spezzando un magnete in due parti si ottengono due coppie di poli

5 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI I magneti generano un campo vettoriale, il campo magnetico Direzione e verso del vettore B si evidenziano con un ago magnetico

6 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI Le linee magnetiche rappresentano graficamente il campo magnetico. Le linee magnetiche hanno, in ogni loro punto, il vettore B come tangente; sono rappresentate più fitte dove il campo è più intenso Il verso associato alle linee magnetiche va dal polo Nord al polo Sud In un campo magnetico uniforme, uguale in modulo, direzione e verso in tutti i punti, le linee magnetiche sono parallele ed equidistanti

7 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI Esperienza di Oersted Il passaggio di corrente in un filo provoca la deviazione di un ago magnetico Intorno a un filo percorso da corrente è presente un campo magnetico

8 LEZIONE 1 - FENOMENI MAGNETICI Campo magnetico generato da un filo rettilineo Direzione del campo magnetico: tangente a ogni linea magnetica. Verso del campo magnetico: regola della mano destra

9 LEZIONE 2 - CALCOLO DEL CAMPO MAGNETICO Il calcolo del campo magnetico è semplice solo in alcuni casi particolari; il campo nella materia dipende dalle caratteristiche della materia stessa

10 LEZIONE 2 - CALCOLO DEL CAMPO MAGNETICO Il campo magnetico esercita una forza su un conduttore percorso da corrente Un conduttore rettilineo di lunghezza l e percorso da una corrente i, disposto perpendicolarmente a un campo magnetico uniforme B, è soggetto a una forza F tale che: Il valore di B si determina quindi misurando la forza F Nel SI B si misura in N/(A m), unità che prende il nome di tesla (T)

11 LEZIONE 2 - CALCOLO DEL CAMPO MAGNETICO Campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente L intensità del campo è data dalla Legge di Biot-Savart: La costante k nel vuoto vale N/A 2 B è direttamente proporzionale alla corrente e inversamente proporzionale alla distanza

12 LEZIONE 2 - CALCOLO DEL CAMPO MAGNETICO Campo magnetico generato da una spira circolare percorsa da corrente Nel centro della spira si ha: B è direttamente proporzionale alla corrente e inversamente proporzionale al raggio. B è perpendicolare al piano della spira, uscente se la corrente circola in senso antiorario,entrante se circola in senso orario.

13 LEZIONE 2 - CALCOLO DEL CAMPO MAGNETICO Campo magnetico generato da un solenoide In un solenoide di lunghezza l percorso da una corrente i e formato da N spire il campo magnetico lungo l asse è: In un solenoide infinito, B è uniforme All esterno del solenoide, il campo è simile a quello generato da un magnete rettilineo: anche per un solenoide si possono definire i poli.

14 LEZIONE 3 - FORZE SU CONDUTTORI PERCORSI DA CORRENTI Un conduttore percorso da corrente, posto dentro un campo magnetico, è sottoposto a una forza

15 LEZIONE 3 - FORZE SU CONDUTTORI PERCORSI DA CORRENTI La forza magnetica che agisce su un conduttore percorso da corrente è un vettore. Nel caso generale la sua intensità F è data da: La componente perpendicolare di B è:

16 LEZIONE 3 - FORZE SU CONDUTTORI PERCORSI DA CORRENTI La direzione della forza e sempre perpendicolare al piano individuato dalla direzione del campo e dalla direzione della corrente. Il verso si trova con la regola della mano destra: il pollice nel verso di i; le altre dita nel verso di B; la forza F esce perpendicolar e al palmo.

17 LEZIONE 3 - FORZE SU CONDUTTORI PERCORSI DA CORRENTI Esperienza di Faraday: Due fili paralleli percorsi da corrente interagiscono attraendosi o respingendosi a seconda del verso delle correnti. Ciascun conduttore, percorso da corrente, genera un campo magnetico, che esercita una forza magnetica sull altro conduttore

18 LEZIONE 3 - FORZE SU CONDUTTORI PERCORSI DA CORRENTI Le esperienze di Oersted e di Faraday mostrano che esiste una relazione tra corrente elettrica e campo magnetico. La verifica sperimentale di questo fenomeno è la seguente Legge di Ampere: Per due fili paralleli di lunghezza l, posti a distanza d e percorsi da correnti i 1 e i 2, la forza di attrazione o repulsione magnetica è Definizione di ampere solamente in funzione di unità di misura di grandezze fondamentali meccaniche: Una corrente di intensità 1 A, che passa in due fili rettilinei molto lunghi e paralleli posti alla distanza di 1 m, produce una forza di attrazione o di repulsione uguale a N per ogni metro di filo.

19 LEZIONE 4 - LA FORZA DI LORENTZ Una carica elettrica che si muove dentro un campo magnetico è sottoposta a una forza

20 LEZIONE 4 - LA FORZA DI LORENTZ Una carica elettrica q che si muove in un campo magnetico viene deviata dalle forze magnetiche. Forza di Lorentz: La forza magnetica che agisce su una carica in movimento con velocità v in un campo B è un vettore di modulo F dato da:

21 UNITÀ - IL CAMPO MAGNETICO Campo magnetico Forza magnetica su conduttori percorsi da correnti Forza magnetica tra due conduttori Campo magnetico generato da correnti Filo rettilineo Spira Solenoide Forza di Lorentz

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