Proviamo a spezzare un magnete! Il Polo Nord ed il Polo Sud sono inseparabili

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1 Proiamo a spezzare un magnete! Il Polo Nord ed il Polo Sud sono inseparabili a

2 Origine del Campo Magnetico? Quale sarà l origine del campo magnetico, se non è la carica magnetica? Risposta: la carica elettrica in moto! cioè: la corrente in un filo che circonda un cilindro (solenoide) produce un campo molto simile a quello generato da una barra magnetica permanente. Pertanto, la comprensione dell origine del campo generato da un magnete risiede nella conoscenza delle correnti a liello atomico presenti nella materia. Orbite degli elettroni intorno ai nuclei spin intrinseco degli elettroni (è l effetto più importante) Conclusione: Nessuna carica Magnetica

3 Linee del campo generato da un Magnete S N Le linee del campo magnetico non iniziano né finiscono. Non i sono cariche magnetiche (monopoli)

4 linee campo: Elettrico s Magnetico Analogie La densità ne riela l intensità Le frecce danno la direzione uscente +, Nord entrante -, Sud Differenze Inizio/Fine sulla carica elettrica Nessuna carica magnetica, linee continue! Conenzione per schemi 3-D : x x x x x x x entranti nella Pagina uscenti dalla Pagina

5 Forza Magnetica Rileiamo l esistenza di campi magnetici osserando i loro effetti sulle cariche in moimento: il campo magnetico esercita una forza sulla carica in moto. Qual è la forza magnetica? Come si distingue dalla forza "elettrica"? Cominciamo con alcune osserazioni sperimentali sulla forza magnetica: q F mag a)intensità: elocità di q b)direzione: direzione della elocità q c) direzione: direzione di B d)erso: dipende anche dal segno q

6 Forza di Lorentz La forza F su una carica q che si muoe con elocità in una regione dello spazio in presenza di un campo elettrico E e di un campo magnetico B è data da: B x x x x x x x x x x x x x x x x x x q F B q F B q F = 0

7 Pollice, Indice, B Perpendicolare uscente dal palmo, F Regola della Mano Destra Forza su una particella carica positiamente

8 Due ersioni della regola della mano destra

9 Forza magnetica agente su una carica in moto

10 Esempio 1 Due protoni si muoono ciascuno alla elocità (edi figura) erso una regione di spazio doe è presente un campo magnetico costante B diretto lungo z. Qual è la relazione tra le intensità delle forze su ciascuno dei due protoni? y 1 2 z x B (a) F 1 < F 2 (b) F 1 = F 2 (c) F 1 > F 2 La forza magnetica è data da: F q B F qb sin θ In entrambi i casi l angolo tra e B è 90!! Quindi F 1 = F 2.

11 Esempio 2 Due protoni si muoono ciascuno alla elocità (edi figura) erso una regione di spazio doe è presente un campo magnetico costante B diretto lungo -z-. Quanto ale F 2x, la componente -xdella forza sul secondo protone? F 2 y 1 2 z F 1 x B (a) F 2x < 0 (b) F 2x = 0 (c) F 2x > 0 per determinare la direzione della forza, usiamo la regola della mano destra. come mostrato in figura, F 2x < 0.

12 Ulteriori caratteristiche della forza magnetica La forza magnetica agente su un oggetto carico che si muoe in un campo magnetico non compie alcun laoro. (forza ^ spostamento!) La forza magnetica non può cambiare il alore della elocità di un oggetto carico, ma solo cambiarne la direzione del moto: B = sterzo, E = acceleratore o freno. Nel sistema SI l unità di misura del campo magnetico è il tesla (T): unità comune è anche il gauss (G): 1 G = 10-4 T ~ campo sulla superficie della Terra!

13 Campo magnetico terrestre Per conenzione, il polo Nord di un magnete è quello che punta erso il Polo Nord Geografico della Terra. Poichè poli opposti si attraggono, il Polo Nord Geomagnetico è in effetti un polo SUD magnetico. Un po confuso, ma è solo una conenzione. Basta ricordare che definiamo N per un magnete l estremità che punta erso il Nord geografico. Unità di uso comune gauss (G): 1 G = 10-4 T deria dal ecchio sistema di unità di misura cgs: cm, grammo, secondo. 1T è un campo molto grande: cinque olte il campo di saturazione del ferro. Per es. si usa un solenoide magnetico da 4T al CERN, 6 metri di diametro e lungo 10 metri!!

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