LICEO SCIENTIFICO G. LEOPARDI A.S FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI

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1 LICEO SCIENTIFICO G. LEOPARDI A.S FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI Prof. Euro Sampaolesi

2 IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE Le linee del magnete-terra escono dal Polo geomagnetico Nord ed entrano nel polo geomagnetico Sud

3 LE LINEE DEL CAMPO MAGNETICO

4 LA CALAMITA SPEZZATA Non è possibile ottenere poli Nord e poli Sud magnetici isolati

5 L ESPERIMENTO DI OERSTED (1820) Un filo percorso da corrente genera un campo magnetico 0 i B 2 d (legge di Biot-Savart) B è il campo magnetico in un punto P a distanza d da un filo percorso da una corrente di intensità i 0 = N/A 2 è la permeabilità magnetica del vuoto

6 L ESPERIMENTO DI FARADAY (1821) F il x B F è la forza esercitata dal campo magnetico B su in filo di lunghezza l percorso da una corrente i Un campo magnetico esercita una forza su un filo percorso da corrente elettrica

7 L ESPERIMENTO DI AMPERE (1820) Due fili rettilinei paralleli di lunghezza l posti a una distanza d percorsi da corrente elettrica i 1 e i 2 interagiscono con una forza F attrattiva (se le correnti hanno verso concorde) o repulsiva (se le correnti hanno verso discorde) 0 12 i i l F 2 d

8 INTENSITÀ DEL CAMPO MAGNETICO

9 IL CAMPO MAGNETICO SULL ASSE DI UNA SPIRA CIRCOLARE In ogni punto dell asse della spira il campo magnetico ha direzione perpendicolare al piano della spira ir 2 0 B R y 3 B è il campo magnetico in un punto P posto sull asse di una spira circolare di raggio R a una distanza y dal centro della spira percorsa da una corrente i y = 0 B C 0 i 2R B C è il campo magnetico nel centro della spira

10 IL CAMPO MAGNETICO DI UN SOLENOIDE B 0 N L i L B è il campo magnetico di un solenoide ideale di lunghezza L formato da N spire percorse da una corrente i Linee del campo magnetico di un solenoide reale. In un solenoide ideale (L/2r>>1) il campo magnetico è nullo all esterno è uniforme all interno

11 IL MOTORE ELETTRICO Una spira immersa in un campo magnetico, quando è percorsa da corrente elettrica, subisce una coppia di forze magnetiche che la fa ruotare. Trasformazione di energia elettrica in energia meccanica

12 IL MOTORE ELETTRICO All inizio il piano della spira è parallelo al campo magnetico B; sui lati perpendicolari a B si genera una coppia di forze F 1 e F 2 (perpendicolari alla pagina) che pone la spira in rotazione.

13 IL MOTORE ELETTRICO La rotazione continua finché il piano della spira diventa perpendicolare a B: in questa posizione le forze F 1 e F 2 agiscono sulla stessa retta e tendono a deformare la spira, senza ruotarla. Tuttavia la spira, per inerzia prosegue la rotazione e supera la posizione di equilibrio. Per far continuare la rotazione bisogna invertire il verso della corrente

14 IL MOTORE ELETTRICO Se la corrente circola in verso opposto le forze cambiano verso e la coppia continua a favorire la rotazione nello stesso verso. La corrente viene invertita ogni mezzo giro mediante i contatti striscianti tra il commutatore che ruota e le spazzole fisse Cambiando il verso della corrente ogni mezzo giro la coppia di forze mantiene la spira in rotazione continua

15 IL MOMENTO DELLA FORZA MAGNETICA SU UNA SPIRA L F P B M i A i B (b = l 2 sen = braccio della coppia di forze) R - F B M F b F i l 1 B LM l PR l2 1 A l1 l 2 (area della spira) M i A B senα

16 IL MOMENTO MAGNETICO DI UNA SPIRA m i A La direzione del momento magnetico è perpendicolare al piano della spira e il verso è quello del pollice della mano destra, chiudendo le dita nel verso della corrente M i A B senα M B senα m M x B m Il campo magnetico B esercita su una spira percorsa da corrente un momento torcente M che tende ad allineare il momento magnetico m col campo (e quindi a disporre il piano della spira perpendicolarmente al campo)

17 L AMPEROMETRO E IL VOLTMETRO M i A B senα M i M k α M el el M M el i All equilibrio il momento della forza magnetica M è uguale al momento della forza elastica Mel La corrente è direttamente proporzionale all angolo di rotazione della spira e quindi dell indice sulla scala graduata