CAMPI MAGNETICI DELLE CORRENTI

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1 CAMPI MAGNETICI DELLE CORRENTI Esperienza di Oersted Nel 1820 una esperienza storica segnò la data di nascita dell'elettromagnetismo, una teoria unificata che dimostra come i fenomeni elettrici e magnetici siano indissolubilmente collegati. In questo anno Hans Cristian Oersted ( ), fisico e filosofo danese, scoprì che una corrente elettrica provocava una diversa orientazione di un ago magnetico posto nelle vicinanze del filo.

2 Esperienza di Oersted

3 CAMPI MAGNETICI DELLE CORRENTI La fotografia è stata ottenuta diponendo della limatura di ferro sparsa su un piano perpendicolare alla direzione di un filo rettilineo percorso da corrente. Come si vede il campo magnetico intorno al filo percorso da corrente non è radiale, cioè le linee non hanno origine dal filo, ma risultano essere circolari e concentriche, così che in ogni punto la direzione del campo magnetico si mantiene perpendicolare al filo.

4 CAMPI MAGNETICI DELLE CORRENTI Utilizzando aghi magnetici al posto della limatura di ferro e assegnando come verso delle linee quella indicata dal polo nord dell'ago, si può vedere che le linee di campo hanno un andamento antiorario se la corrente esce dal piano (verso l'alto nella foto), orario se la corrente entra nel piano (verso il basso nella foto). Regola della mano destra: avvolgendo idealmente con la mano destra il filo conduttore con il pollice nel verso della corrente, le altre dita danno il verso delle linee di campo.

5 Campo Magnetico di una spira circolare percorsa da corrente Una corrente Elettrica in una spira circolare crea un campo magnetico che e' più intenso al centro della spira rispetto all'esterno della spira.

6 CAMPI MAGNETICI solenoide - magnete Campo magnetico in un solenoide (avvolgimento avente forma di bobina), campo magnetico generato da un magnete avente forma di barretta

7 CAMPI MAGNETICI Per il principio di azione e reazione, se una corrente esercita un azione su un magnete anche un magnete esercita un azione su un filo percorso da corrente.

8 VETTORE INDUZIONE MAGNETICA B N B S F i F = B i l senθ F=i (l x B) Copiate questo indirizzo: Il modulo del vettore B è: B=F/il. Direzione e verso sono date dalla regola della mano destra.

9 MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA

10 MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA La spira è immersa in un campo magnetico uniforme B tra le espansioni N e S di un magnete ed è percorsa da una corrente i, ed è libera di ruotare attorno all asse verticale. Sui lati AB e CD il campo magnetico agisce con una coppia di forze F=i(AB)B (stessa intensità e direzione parallele ma versi opposti) che si possono verificare con la regola della mano destra, sugli altri due lati agiscono pure due forze opposte che giacciono sul piano della spira e che quindi non producono nessun effetto. Le due forze F 1 e F 2 esercitano un momento torcente sulla spira.

11 MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA F 1 B d n α α B Il modulo del momento torcente che agisce sulla spira è M=F d dove d=bcsenα è F=i(AB)B, per cui M=i(AB)B (BC)senα, essendo (AB BC)=S (area della spira) si ha: N C S M=iSBsenα F 2 Questa espressione ci fornisce il modulo del momento qualunque sia la forma della spira, il cui effetto è quello di far ruotare la spira.

12 MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA F 1 N B d n α α C F 2 B S La spira ruota fino a quando le due forze F 1 e F 2 non si troveranno sulla stessa retta di azione, in realtà la spira oltrepassa questa posizione di equilibrio per inerzia ma anche il momento cambia verso si avrebbe un moto oscillatorio che andrebbe smorzandosi fino a fermarsi per le forze di attrito. Per mantenere una rotazione continua basta invertire la corrente quando la spira oltrepassa la posizione di equilibrio, che si realizza fissando gli estremi della spira a due semianelli che strisciando su due spazzole di carbone invertono la polarità e quindi la corrente ogni mezzo giro costringendo la spira a ruotare sempre nello stesso verso.