Concorso Progetto Lauree Scientifiche - Fisica Università degli Studi di Milano - Bicocca

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1 Concorso Progetto Lauree Scientifiche - Fisica Università degli Studi di Milano - Bicocca A cura di Bugliari A., Fontanesi S. e Leidi A. Classe 5^I Liceo Scientifico Statale L.Mascheroni - Bergamo

2 Il fatto che un ago magnetico, libero di muoversi, ruota fino a disporsi nella direzione Sud-Nord dimostra che esso è soggetto ad un campo magnetico. In effetti, la Terra è un enorme magnete, che esercita i suoi effetti su tutti gli altri magneti posti nelle vicinanze. Campo magnetico terrestre 2

3 Vicino al Polo Nord geografico c è una zona chiamata, verso cui si dirigono tutti i poli nord delle bussole. In modo corrispondente, nei pressi del polo Sud geografico si trova il Campo magnetico terrestre 3

4 Per capire le proprietà del campo magnetico si utilizza quindi un piccolo magnete di prova, cioè un piccolo ago magnetico, che genera un campo abbastanza debole da non disturbare quello dovuto al sistema che esaminiamo. Se si mette il magnete di prova all interno di un campo magnetico, in questo caso quello terrestre, ci si accorge che l ago ruota fino ad una posizione di equilibrio. Campo magnetico terrestre 4

5 Si può quindi determinare la direzione ed il verso del campo. La direzione è data dalla retta passante per i poli nord e sud del magnete di prova Il verso va dal polo sud al polo nord del magnete di prova. N direzione verso S Campo magnetico terrestre 5

6 Scopo Lo scopo dell esperimento è calcolare l intensità del campo magnetico terrestre Campo magnetico terrestre 6

7 Materiale Campo magnetico terrestre 7

8 Distanza bobine 10.5cm Raggio bobina R = 10.5 cm Campo magnetico terrestre 8

9 2 bobine da 200 spire di raggio medio 10.5 cm montate su un supporto con i centri a circa 10.5 cm di distanza un magnete cilindrico disco goniometrico ago indicatore per facilitare il rilevamento delle posizioni angolari un tester usato come amperometro cavetti di rame per le connessioni elettriche alimentatore stabilizzato in corrente continua Campo magnetico terrestre 9

10 Si sospende il magnete di prova sopra il goniometro, posto sulla piastra, al centro delle due bobine, in modo che risulti equidistante da entrambe Si ruota tutto l apparato in modo che l asse delle bobine risulti ortogonale alla direzione del campo magnetico terrestre e quindi il magnete è parallelo al piano delle bobine (fig.pag.11) Campo magnetico terrestre 10

11 Campo magnetico terrestre 11

12 Si aziona la corrente per creare il campo magnetico tra la due bobine Si modifica l intensità della corrente finché l aghetto non forma un angolo di 45º sul goniometro Si invertono i due cavetti e si ripete l esperimento: questa volta l aghetto dovrà fermarsi a -45º, visto che il campo magnetico creato dalle bobine ha direzione opposta rispetto a quella di prima Campo magnetico terrestre 12

13 B i Campo magnetico generato dalle bobine 0º B o b i n a 45º B o b i n a B T Campo magnetico terrestre Campo magnetico terrestre 13

14 B i Campo magnetico generato dalle bobine 0º -45º B o b i n a B o b i n a B T Campo magnetico terrestre Campo magnetico terrestre 14

15 Azionando la corrente elettrica questa passa tra le spire delle due bobine, creando così un campo magnetico. Questo interferisce con il campo magnetico terrestre in direzione perpendicolare. Quando l angolo formato risulta di 45º i due campi magnetici hanno la stessa intensità. Noti il numero delle spire ed il loro raggio e misurando l intensità della corrente elettrica che genera il campo, si può calcolare l intensità del campo magnetico terrestre. Campo magnetico terrestre 15

16 Nel primo esperimento, per far ruotare l aghetto di un angolo di 45º, è necessario fornire una corrente di intensità pari a I1 = -9,32mA Nel secondo esperimento, dopo aver invertito i cavi, per ottenere una rotazione di -45º, è necessario fornire una corrente di intensità pari a I2 = 9,38mA Si considera l intensità media dei valori assoluti delle intensità misurate, quindi IM = 9,35mA Campo magnetico terrestre 16

17 Si calcola il campo magnetico terrestre mediante la formula B T B NI R M R(raggio bobina)= 10.5cm N(somma del numero delle spire delle 2 bobine)=400 IM = 9,35mA Campo magnetico terrestre 17

18 Sostituendo i valori trovati nella formula si ha: B T B NI R M T m A , ,105m 3 A 3, T 0,3G L intensità del campo magnetico terrestre risulta quindi pari a 3,2 x 10-5 T = 0,3G. Tale valore è dell ordine di grandezza del valore misurato del campo magnetico terrestre più convalidato che è di circa 5 x 10-5 T. Campo magnetico terrestre 18