Magnetismo
Il magnetismo Fenomeno noto fin dall antichità. Il termine magnetismo deriva da Magnesia città dell Asia Minore dove si era notato che un minerale, la magnetite, attirava a sé i corpi ferrosi.
Magneti Un magnete è un corpo che ha la proprietà di attirare a sé alcune sostanze come il ferro, l acciaio, il nickel, il cobalto e le loro leghe. Tali materiali vengono detti ferromagnetici. Ogni magnete ha due regioni, dette polo nord e polo sud, in cui la forza che esercita sui materiali ferromagnetici è più intensa.
Non esistono monopoli magnetici Dividendo un magnete in due parti uguali, si otterranno due piccoli magneti entrambi con un polo nord del polo sud. Non è possibile ottenere una parte che abbia un solo polo.
Nell interazione tra due magneti, poli omonimi si respingono e poli eteronimi si attraggono
La calamita I materiali ferromagnetici quando vengono messi in contatto con un magnete, ne acquistano le proprietà, diventando loro stessi magnetizzati. Così facendo si è creato magnete artificiale comunemente detto calamita.
Magnete Terra La Terra si comporta come un grande magnete naturale con i poli magnetici vicini ai poli geografici. Viene detto «polo nord» di un magnete, quello che punta verso il nord geografico terrestre. Analogamente, il «polo sud» di un magnete, sarà quello che punta verso il sud geografico terrestre.
Nord magnetico e nord geografico Visto che poli opposti si attraggono, se il polo nord di un magnete viene attirato dal Polo Nord geografico terrestre, quest ultimo è in realtà il polo sud del magnete Terra e viceversa per il Polo Sud geografico terrestre che è in realtà il polo nord del magnete Terra.
Il campo magnetico Analogamente al caso della carica elettrica che genera attorno sé un campo elettrico, un magnete genera un campo magnetico. Le linee del campo magnetico vengono rivelate per mezzo di un piccolo magnete detto ago magnetico capace di ruotare intorno ad un asse passante per il suo baricentro.
Linee del campo magnetico
Caratteristiche del campo magnetico Il campo magnetico induzione magnetica, è una grandezza vettoriale indicata con, la cui unità di misura nel S.I. è il tesla (T) ed ha le seguenti caratteristiche: l intensità varia con la distanza dal magnete; la sua direzione è individuata da come si dispone un ago magnetico detto esploratore; il verso è quello che va da sud a nord dell ago magnetico. B
Campo magnetico generato da corrente elettrica Intorno alla 1820, il fisico danese Oersted osservò che la corrente elettrica che scorreva lungo un filo, modificava la direzione di un ago magnetico posto delle sue vicinanze.
Concluse quindi che un filo percorso da corrente genera un campo magnetico nello spazio circostante. Successivamente, i fisici francesi Jean-Baptiste Biot e Félix Savart, ricavarono la formula per ottenere il campo magnetico generato da un filo rettilineo di lunghezza indefinita:
LEGGE DI BIOT-SAVART Dato un filo rettilineo di lunghezza indefinita, attraversato da una corrente elettrica costante I, il campo magnetico B, in un punto P, distante r dal filo, sarà dato da: dove μ 0 viene detta permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore nel SI è: 4 10-7 N/A 2. I B= 0 2 r
Linee del campo magnetico di un filo percorso da corrente elettrica Le linee del campo magnetico prodotto da un filo rettilineo percorso la corrente elettrica sono concentriche al filo. La direzione ed il verso del campo magnetico sono date dalla seguente regola della mano destra:
La direzione è data dalla retta tangente alla circonferenza di raggio r passante per P, giacente nel piano perpendicolare al filo e passante per P. Per individuare il verso il campo magnetico occorre inizialmente porre il pollice della mano destra nel verso della corrente. Fatto ciò, le altre dita si avvolgono intorno al filo secondo il verso delle linee del campo.
Spira e solenoide La spira è un filo conduttore chiuso di forma circolare. Il campo magnetico B, di una spira di raggio R, percorsa da una corrente elettrica I, μ vale: 0 I B =, la sua direzione è lungo l asse della 2 R spira e il verso è dato dalla regola della mano destra vista precedentemente.
Un solenoide è filo conduttore avvolto in modo cilindrico ed è formato da un numero N di spire circolari affiancate l una all altra.
Consideriamo un solenoide il cui diametro sia trascurabile rispetto alla sua lunghezza. Al passaggio di una corrente elettrica I, all interno del solenoide si forma un campo magnetico uniforme mentre è nullo all esterno come evidenziato nelle figure seguenti:
Il campo magnetico è dato da: dove N rappresenta il numero di spire ed L è la lunghezza del solenoide. B 0 NI L