Fenomenologia Forza magnetica su carica in moto e definizione di campo magnetico Forza magnetica su conduttore percorso da corrente

Documenti analoghi
Il campo magnetico. n I poli magnetici di nome contrario non possono essere separati: non esiste il monopolo magnetico

Esistono alcune sostanze che manifestano la capacità di attirare la limatura di ferro, in particolare, la magnetite

CAPITOLO 6 CAMPI MAGNETICI

CAPITOLO 6 CAMPI MAGNETICI

CAPITOLO 6 CAMPI MAGNETICI

Elettromagnetismo (4/6) Magnetismo Lezione 22, 18/12/2018, JW ,

Elementi di Fisica 2CFU

Campo magnetico e forza di Lorentz (II)

Magnete. Campo magnetico. Fenomeni magnetici. Esempio. Esempio. Che cos è un magnete? FENOMENI MAGNETICI

CAMPO MAGNETICO Proprietà della magnetite (Fe 3 O 4 ): attira a sé materiali ferrosi o altre sostanze dette magnetiche Poli del magnete = parti in

IL CAMPO MAGNETICO. V Classico Prof.ssa Delfino M. G.

MAGNETISMO. Alcuni materiali (calamite o magneti) hanno la proprietà di attirare pezzetti di ferro (o cobalto, nickel e gadolinio).

Fenomeni Magnetici. Campo Magnetico e Forza di Lorentz. Moto di cariche in campo magnetico. Momento e campo magnetico di una spira.

I.S.I.S.S. A. Giordano Venafro (IS) Appunti di Fisica n. 3

CORSO DI BIOFISICA IL MATERIALE CONTENUTO IN QUESTE DIAPOSITIVE E AD ESCLUSIVO USO DIDATTICO PER L UNIVERSITA DI TERAMO

CAPITOLO 6 CAMPI MAGNETICI

Nuova Forza. La forza Gravitazionale è attrattiva ed agisce su ogni MASSA La forza elettrica è attrattiva o repulsiva ed agisce sulle CARICHE

Il campo magnetico. Non esiste la carica magnetica (monopoli magnetici) Due modi per creare campi magnetici: elettromagnete:

Campo magnetico terrestre

Esercizi di magnetismo

S N S N S N N S MAGNETISMO

Campi magnetici generati da corrente

Filo percorso da corrente

FORZE MAGNETICHE SU CORRENTI ELETTRICHE

L effetto delle correnti

Gli esperimenti condotti da Faraday hanno portato a stabilire l esistenza di una forza elettromotrice e quindi di una corrente indotta in un circuito

Unità 8. Fenomeni magnetici fondamentali

Appunti di elettromagnetismo

Magnetostatica. Indice. Mauro Saita Versione provvisoria. Novembre 2017.

CAPITOLO 7 SORGENTI DEL CAMPO MAGNETICO LEGGE DI AMPERE PROPRIETÀ MAGNETICHE DELLA MATERIA

Campo magne*co F B. Il verso della forza di deviazione è tale che i vettori F, v, B (in quest ordine) formano una terna destrorsa.

LA V TLEGGE T O R I DI AMPERE g. bonomi fisica sperimentale (mecc., elettrom.) Introduzione

Lez. 20 Magnetismo. Prof. Giovanni Mettivier

CAPITOLO 1 ELETTROSTATICA

(a) ;

Cap 6.1- Campi magnetici

Campo magnetico e forza di Lorentz (I)

Lezione 9 Forze e campi magnetici

ESERCIZI DI RIEPILOGO

ESERCIZI DI RIEPILOGO

Interazioni di tipo magnetico II

Il magnetismo. Il campo magnetico

CARICA ELETTRICA E LEGGE DI COULOMB

2. Si pone una carica elettrica in prossimità di un filo percorso da corrente; cosa accadrà?

Campo magnetico e forza di Lorentz (I)

CAMPI MAGNETICI DELLE CORRENTI

P I P I 100W P R. eff. Veff. eff. eff

σ int =. σ est = Invece, se il guscio è collegato a massa, la superficie esterna si scarica e la densità di carica σ est è nulla. E =.

c. In entrambi i casi si tratta di superfici chiuse: per il teorema di Gauss, Φ ( B

FENOMENI MAGNETICI NATURALI

Il campo magnetico. Le prime osservazioni dei fenomeni magnetici

CAPITOLO 7 TEOREMA DI AMPERE

df = I dl B df = dq v B

Campo magnetico. in direzione uscente dalla pagina. in direzione entrante nella pagina

QUINTA LEZIONE: corrente elettrica, legge di ohm, carica e scarica di un condensatore, leggi di Kirchoff

Induzione Elettromagnetica

CAPITOLO 1 FORZA ELETTROSTATICA CAMPO ELETTROSTATICO

1 Prove esami Fisica II

GRANDEZZE SCALARI E VETTORIALI

Facoltà di Ingegneria Prova scritta di Fisica II - VO 15-Aprile-2003

GRANDEZZE SCALARI E VETTORIALI

GRANDEZZE SCALARI E VETTORIALI

Interazioni di tipo magnetico II

Il campo Magnitico e sue azioni

Nuova Forza. La forza Gravitazionale è attrattiva ed agisce su ogni MASSA La forza elettrica è attrattiva o repulsiva ed agisce sulle CARICHE

FISICA SPERIMENTALE II! Corso di laurea in Chimica (6CFU, 48 ORE)!

Cosa è un alternatore?

Magnetismo. limatura di ferro. Fenomeno noto fin dall antichità. Da Magnesia città dell Asia Minore - Magnetite

Fisica (domande chiuse:tipologia C)

1. Tre fili conduttori rettilinei, paralleli e giacenti sullo stesso piano, A, B e C, sono percorsi da correnti di intensità ia = 2 A,

Il magnetismo magnetismo magnetite

Corso di fisica generale con elementi di fisica tecnica

MAGNETI E AZIONI MAGNETICHE DELLE CORRENTI

Modellistica di sistemi elettromeccanici

Forze su cariche nei fili: il motore elettrico

Seminario didattico. Lezione 8: Campo Magnetico Forze magnetiche

1a. (A) 73 N/C 1b. (C) 0.54 m 2a. (D) 11.9 nc 2b. (C) a. non 0.5 3b. (C) 2 J 4a. (E) ev

Prof. F.Soramel Elementi di Fisica 2 - A.A. 2010/11 1

Magnetismo. Fisica x Biologi 2017 Fabio Bernardini

FENOMENI MAGNETICI NATURALI

Il campo elettrico. Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Mingoia Salvatore

QUARTO APPELLO FISICA GENERALE T-2, Prof. G. Vannini Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica e dell Automazione

Esame di Fisica Data: 18 Febbraio Fisica. 18 Febbraio Problema 1

Compito di Fisica II del 14/09/2009

FISICA APPLICATA 2 ELEMENTI DI ELETTROMAGNETISMO

Prova Scritta di Elettricità e Magnetismo e di Elettromagnetismo A. A Febbraio 2008 (Proff. F.Lacava, C.Mariani, F.Ricci, D.

Storia delle scoperte del campo magnetico

b. Per il teorema di Gauss, il flusso attraverso una superficie chiusa dipende solo dalle cariche in essa contenute, in questo caso q.

LICEO SCIENTIFICO STATALE A. VALLISNERI Classe 5A 2 o periodo/ 1 a verifica scritta 6 febbraio Campo magnetico e suoi effetti

Fisica II. 7 Esercitazioni

Induzione Elettromagnetica

Dati numerici: f = 200 V, R 1 = R 3 = 100 Ω, R 2 = 500 Ω, C = 1 µf.

SCHEDARIO: I FENOMENI MAGNETICI: IL CAMPO MAGNETICO

Elettromagnetismo. Prof. Francesco Ragusa Università degli Studi di Milano. Lezione n

Fisica Main Training Lorenzo Manganaro

CORSO DI FISICA ASPERIMENTALE II ESERCIZI SU FORZA DI LORENTZ E LEGGE DI BIOT SAVART Docente: Claudio Melis

Transcript:

CAMPO MAGNETICO Fenomenologia Forza magnetica su carica in moto e definizione di campo magnetico Forza magnetica su conduttore percorso da corrente

INTERAZIONI MAGNETICHE Le proprietà magnetiche di alcuni materiali sono note fin dai tempi dell antichità. Chiamiamo magnete una sbarretta di magnetite: esso presenta la proprietà di attrarre la limatura di ferro, e tale proprietà risulta accentuata agli estremi, detti poli del magnete.

Nello spazio circostante il magnete un pezzetto di ferro risente di una forza variabile da punto a punto, con intensità decrescente al crescere della distanza è lo spazio circostante è sede di un campo vettoriale le cui linee di forza sono in ogni punto tangenti al campo

Principali caratteristiche fenomenologiche derivate dall osservazione: Due magneti esercitano fra loro una forza è un magnete genera un campo magnetico. La forza di interazione fra i due magneti può essere attrattiva o repulsiva a seconda dei poli dei magneti che vengono affacciati. Esistono soltanto due specie di poli; i poli di uno stesso magnete sono sempre di tipo opposto. Poli dello stesso tipo si respingono, di segno opposto si attraggono. Tali fenomeni non sono in alcun modo attribuibili a cariche elettriche fisse.

Un pezzo di ferro, se posto in vicinanza di un magnete, si magnetizza a sua volta. Esiste un campo magnetico naturale, il campo magnetico terrestre: un ago magnetico si orienta nella direzione e verso del campo magnetico nel punto in cui è posto. I poli magnetici sembrano esistere sempre a coppie di uguale valore e segno opposto, cioè si manifestano solamente sotto forma di dipoli magnetici.

Un filo percorso da corrente genera anch esso nello spazio circostante un campo magnetico (un ago magnetico risente di una forza nello spazio circostante) Anche due fili percorsi da corrente interagiscono è le azioni magnetiche non sono altro che la manifestazione dell interazione tra cariche elettriche in movimento

Forza magnetica su una carica in moto Un sistema di cariche in moto genera nello spazio circostante un campo magnetico B; cariche in moto risentono di una forza in quanto immerse in B. Si trova sperimentalmente che la forza di cui risente una carica q in moto con velocità v ha le seguenti caratteristiche:

Forza magnetica su una carica in moto 1. È perpendicolare a v; 2. Si annulla per una particolare direzione di v, è massima quando v è ortogonale a quella particolare direzione u B, e nelle direzioni intermedie è proporzionale a senφ (φ angolo compreso fra v e u B ); 3. È proporzionale a v e q.

Forza di Lorentz Si trova che è possibile definire un vettore campo magnetico B tale che: F = qv B La direzione di B è la stessa di v per cui la forza è nulla; I intensità si determina in corrispondenza della massima forza: B = F MAX q v

Prodotto vettoriale: regole per individuarne la direzione

Unità di misura del campo magnetico Nel S.I. è il Tesla: N N 1 T = 1 = 1 = 1 m C A m s kg 2 A s Ordini di grandezza dei campi magnetici più comuni: Campo magnetico terrestre: ~ 0.4. 10-4 T (1 gauss (G) = 10-4 T) Normali magneti da laboratorio: fino a ~ 2 T Magneti superconduttori: fino a ~ 10 T sulla superficie di una stella di neutroni: ~ 10 8 T

Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente In un tratto ds di filo percorso dalla corrente i: ds d F = ids B è F = i ds B Applicazioni: - Forza magnetica su un filo rettilineo percorso da corrente F = il B

La forza di cui ciascun elettrone risente viene trasmessa attraverso gli urti con gli ioni del reticolo cristallino; tale forza è trasmessa alla massa del filo conduttore (che nel seguito supporremo indeformabile) Campo magnetico B ortogonale uscente

esercizio y O Un tratto di filo è percorso da una corrente i = 0.5 A ed è sottoposto all azione di un campo magnetico B = 0.4 T perpendicolare ed uscente dal piano contenente il filo. Calcolare la forza che agisce sul filo. Sia R = L = 10 cm............ B ds........... df F tot = 4iRB j = 0.08 j N.... i... R............... F AB = iab B. L. = 10 cm... θ.... L= 10. cm. A R B C x

Estendibile a un percorso curvilineo piano generico, con B ortogonale al piano: Esercizio per casa: dimostrare che la forza agente sul filo è la stessa che agirebbe su un filo rettilineo congiungente a con b.

N.B. filo curvilineo che sta su un piano La forza su un filo percorso da corrente che giace in un piano in cui agisce un campo magnetico uniforme B non dipende dalla forma del filo, ma solo dalla lunghezza del segmento che unisce i suoi estremi. Se il filo sul piano forma un circuito chiuso è F = 0.

Applicazioni - Forza magnetica su una spira piana

Momenti meccanici su circuiti piani In generale le forze magnetiche agenti su un circuito hanno una risultante e un momento risultante non nulli. Caso particolare: circuiti piani rigidi e immersi in campo magnetico uniforme: in tal caso la forza risultante è nulla e il centro di massa del circuito non si sposta, ma il momento risultante può essere diverso da zero e mettere in rotazione il circuito.

Applicazione: motore elettrico L azione di un campo magnetico che esercita un momento su una spira percorsa da corrente (e quindi la mette in rotazione) sta alla base del principio di funzionamento di un motore elettrico

Calcolo del momento meccanico F 1 B i a u N θ i bsenθ b θ u N F 3 θ B b F 4 F 2 Momento meccanico: τ = 2 b Fsenθ = iabbsenθ 2 Momento magnetico µ τ = µ B τ = ia B A = ab = area della spira

osservazioni Valida per un circuito piano di forma qualunque τ tende a far ruotare la spira in modo che il momento magnetico µ si disponga parallelo e concorde a B. In analogia a quanto visto per il dipolo elettrico:

Esercizio Cilindro di massa m = 262 g e lunghezza L = 12.7 cm, N = 13 avvolgimenti come in figura. Trovare la corrente minima che deve circolare per evitare che il cilindro rotoli lungo il piano inclinato in presenza di un campo magnetico B = 477 mt (assumendo il piano degli avvolgimenti parallelo al piano inclinato). i = θ mg θ µ mg 2LNB =1.63 A

Esempio: il galvanometro principio di funzionamento di un amperometro/voltmetro analogico Bobina di N spire: µ = NiAu N Equilibrio dei momenti magnetico e meccanico (molla): µ B kθ = NiAB B -F Ni µ X τ Ni X F B

esercizio Una spira quadrata di lato a = 20 cm è posta nel piano xy ed è percorsa dalla corrente i = 5 A nel verso antiorario. Essa risente di un campo magnetico B = αxk con α = 0.2 T/m. 1) Calcolare la forza F che agisce sulla spira. z 2) Calcolare la forza che agisce sui singoli lati PQ e QR i y S B B R P Q x