Fenomeni magnetici fondamentali

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1 Fenomeni magnetici fondamentali

2 1. La forza magnetica e le linee del campo magnetico Già ai tempi di Talete (VI sec. a.c.) era noto che la magnetite, un minerale di ferro, attrae piccoli oggetti di ferro: è un magnete naturale.

3 La forza magnetica e le linee del campo magnetico La barretta di ferro a contatto con la magnetite si è magnetizzata: è divenuta un magnete artificiale (o calamita). Sono dette ferromagnetiche le sostanze che possono essere magnetizzate; sono ferromagnetici il ferro, l'acciaio, il cobalto, il nickel e le loro leghe.

4 Le forze tra i poli magnetici Un ago magnetico è una calamita che, sulla Terra, ruota fino a disporsi nella direzione Nord- Sud; chiamiamo polo nord l'estremo dell'ago che punta verso il Nord, polo sud l'altro; ogni magnete ha un polo nord e un polo sud, che si individuano avvicinandolo ad una calamita.

5 Le forze tra i poli magnetici Sperimentalmente si vede che: poli magnetici dello stesso tipo si respingono; poli magnetici di tipo diverso si attraggono.

6 Il campo magnetico Le forze agenti tra magneti si descrivono introducendo il campo magnetico, B, che ogni magnete genera nello spazio circostante. Sulla Terra è presente il campo magnetico terrestre, che fa orientare gli aghi magnetici: il polo Nord magnetico (vicino a quello geografico) è un polo sud, perché attira i poli nord di tutte le bussole; il polo Sud magnetico della Terra è un polo nord.

7 La direzione e il verso del campo magnetico Utilizzando un magnetino di prova (ago), che non perturbi il sistema, definiamo in ogni punto: la direzione del campo magnetico, come la retta che unisce i poli nord e sud dell'ago; il verso come quello che va dal polo sud al polo nord del magnete di prova.

8 Le linee di campo Mettendo della limatura di ferro vicino ad una calamita, possiamo visualizzare il campo magnetico:

9 Le linee di campo Le linee di campo magnetico si tracciano mettendo l'ago in vari punti, distanti tra loro s, e poi facendo tendere s a zero. In ogni punto le linee sono tangenti a B; il verso è uscente dai poli nord ed entrante nei poli sud; la loro densità è proporzionale all'intensità di B.

10 Confronto tra campo elettrico e campo magnetico Analogie: campo magnetico e campo elettrico sono entrambi campi di forza; entrambi sono descritti da linee di campo; esistono due polarità magnetiche, così come due elettriche: polarità uguali si respingono, diverse si attraggono; un conduttore scarico può essere elettrizzato, come una barretta può essere magnetizzata.

11 Confronto tra campo elettrico e campo magnetico Differenze: nell'elettrizzazione per contatto c'è trasferimento di carica, mentre nella magnetizzazione per contatto non c'è passaggio di poli magnetici; si possono avere oggetti carichi positivamente o negativamente, mentre una calamita ha sempre sia polo nord che sud: non esistono polarità magnetiche isolate.

12 Confronto tra campo elettrico e campo magnetico Non è possibile suddividere un magnete in modo da avere un polo nord o un polo sud isolati.

13 Utilizzo dell'amperometro In un circuito l'amperometro deve essere inserito in serie, affinché sia attraversato dalla stessa corrente che si vuole misurare: si interrompe il circuito in un punto e si collegano i due estremi all'amperometro. Lo strumento non perturba il circuito se la sua resistenza interna è piccola rispetto alla resistenza totale del circuito.

14 Il voltmetro Lo stesso strumento può essere utilizzato per misurare le differenze di potenziale: in questo caso è detto voltmetro. Il voltmetro analogico è un amperometro a bobina, collegato ad una resistenza nota R 0. L'amperometro misura la corrente i 0 che passa nella resistenza, da cui si ottiene V con la prima legge di Ohm:

15 Il voltmetro In un circuito il voltmetro deve essere inserito in parallelo, affinché ai suoi estremi vi sia la stessa differenza di potenziale che si vuole misurare: i suoi morsetti vanno messi nei due punti tra cui si vuole misurare il V. Lo strumento non perturba il circuito se la sua resistenza interna R 0 è grande rispetto alla resistenza totale del circuito.