Magnetismo. Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini

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1 Magnetismo Il magnetismo entra nella nostra esperiemza a partire dalla bussola. Si può verificare che lʼorientamento dellʼago della bussola può essere modificato in due modi: avvicinando un magnete alla bussola oppure avvicinando ad essa un filo percorso da corrente continua. " Lʼago della bussola è tecnicamente un dipolo magnetico e si comporta esattamente come un dipolo elettrico cioè si orienta lungo la direzione del campo magnetico. " La differenza fondamentale fra magnetismo e elettricità è che un corpo puo`avere sia un dipolo elettrico sia avere una carica elettrica (non neutro)." Invece nel caso del magnetismo non esiste la carica magnetica. Dal punto di vista pratico ogni corpo è magneticamente neutro e può solo avere un dipolo. " Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 1

2 Campo magnetico Se un filo percorso da corrente è in grado di orientare lʼago di una bussola, vuol dire che la corrente genera un campo magnetico. " Se la corrente percorre un filo sottile e rettilineo il campo magnetico in un punto P sarà perpendicolare alla corrente ed anche perpendicolare alla direzione che congiunge P al filo. " Analogamente al caso delle linee del campo elettrico si definiscono delle linee del campo magnetico. Esse sono quelle curve che in ogni punto sono tangenti al campo magnetico. " Le linee del campo magnetico emesso da un filo rettilineo sono delle circonferenze." Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 2

3 Legge di Biot e Savart Le linee del campo magnetico emesso da un filo rettilineo sono delle circonferenze il cui centro è lʼasse del filo." Lʼintensità del campo magnetico è data dalla legge di Biot e Savart:" B = µ 0µ r 2π I r Dove I è la corrente elettrica r è la distanza dal filo. μ 0 e μ r sono la permeabilità magnetica del vuoto e la permeabilità magnetica relativa. Il loro ruolo è assolutamente analogo a quello delle due costanti dielettriche. Lʼunità di misura del campo magnetico è il Tesla. " Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 3

4 Forza di Lorentz Il campo magnetico agisce sia sui dipoli magnetici (la bussola) sia sulle cariche elettriche." A differenza del campo elettrico il campo magnetico esercita una forza sulle cariche elettriche solo se esse sono in moto. La forza è detta Forza di Lorentz:" F = qv B F = q v B sinθ La forza è perpendicolare sia al campo B che alla velocità v. È proporzionale sia alla velocità che al campo e anche alla carica. " Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 4

5 Forze fra correnti Se un filo percorso da corrente produce un campo magnetico e una corrente è fatta di cariche in moto allora è intuibile che due fili percorsi da corrente si attirano o respingono." Utilizzando la formula di Biot e Savart e quella della forza di Lorentz si arriva ad una semplice conclusione. Due fili paralleli percorsi da corrente si attirano se le correnti hanno la stesso verso si respingono se i versi sono opposti. Il valore della forza è dato da:" F = µ 0µ r 2π I 1 I 2 r L Dove r è la distanza fra i fili, I sono le correnti ed L la lunghezza dei fili. " Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 5

6 Definizione di Ampere La forza che agisce fra due fili è tecnicamente più facile da misurare rispetto alla forza attrattiva fra due cariche. Per questo motivo lʼunità fondamentale di misura SI del mondo elettromagnetico non è il Coulomb cioè la carica ma lʼampere cioè la corrente. Infatti lʼampere è definito come quella corrente che scorrendo fra due fili paralleli e distanti un metro genera una forza attrattiva di N per ogni metro di lunghezza dei fili. " F = µ 0µ r 2π I 1 I 2 r L Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 6

7 Induzione elettromagnetica: legge di Faraday Il principale utilizzo nella vita di tutti i giorni dei campi magnetici è nella produzione di corrente elettrica. " Si dimostra infatti che la variazione di un campo magnetico provoca una forza sulle cariche anche se sono immobili. Il fenomeno è detto induzione elettromagnetica. " Lʼinduzione è descritta dalla legge di Faraday che nella sua versione più semplice dice che se ho un filo conduttore chiuso, di resistenza R, immerso in un campo magnetico uniforme. Il filo è su un piano perpendicolare al campo, allora se il mio campo varia di ΔB in un tempo Δt, nel filo verrà indotta una corrente I data da: " I = S R ΔB Δt Dove S è lʼarea descritta dal circuito. " Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 7

8 Fine capitolo Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini 8