Fisica Generale B. Campo magnetico stazionario. Scuola di Ingegneria e Architettura UNIBO Cesena Anno Accademico Maurizio Piccinini

Documenti analoghi
Campo magnetico N S N S

Leggi di Biot-Savart e di Ampère. Fisica II - CdL Chimica

Leggi di Biot-Savart e di Ampère. Fisica II - CdL Chimica

Lezione 10: Magnetismo

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

Potenziali e campi di dipoli elettrici e magnetici

IL Potenziale elettrostatico

M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche Vers /10/2003. L Elettrostatica

PROPEDEUTICO. PROPEDEUTICO elettrostatica e corr.el. elio giroletti

Campo magnetico B. Polo Nord. Terra. Polo Sud. Lezione V 1/15

= 4. L unita di misura della carica elettrica nel S.I. è il coulomb (C).

Campo elettrico e campo magnetico statici

Sistemi di coordinate curvilinee (1)

Corrente elettrica. Conduttore in equilibrio. Condutture in cui è mantenuta una differenza di potenziale (ddp) E=0 V=cost

Meccanica dei sistemi

Università degli Studi di Salerno Facoltà di Ingegneria Esame scritto di Fisica II

Elettrostatica. La maggior parte dei fenomeni fisici che si verificano attorno a noi sono dovuti a forze elettromagnetiche:

Definizione di mutua induzione

Sorgenti del campo magnetico.

Forza gravitazionale e forza elettrostatica 1.1 (Lezione L13 Prof. Della Valle) 1. La forza gravitazionale

Elettrostatica. Elettrostatica: branca della fisica che studia i fenomeni elettrici

Il campo magnetico cariche elettriche in moto magnete permanente due polarità nord sud non è monopolo magnetico

Il Campo Elettrico. = u. Asimmetria fra le cariche: origina un entità presente in tutti i punti dello spazio sperimenta la forza

r v i i P = m i i dt (M r cm ) = Mv r r i = d avendo definito il concetto di centro di massa (CM) del sistema ( M = m i r r r cm

Vettori. Le grandezze fisiche sono: scalari; vettoriali;

Carica elettrica e campo elettrico

Facoltà di Ingegneria Fisica II Compito A

Sorgenti del campo magnetico. Forze tra correnti

ESERCITAZIONE DEL 10 MARZO 2005

Fisica per Medicina. Lezione 22 - Campo magnetico. Dr. Cristiano Fontana

int Schiusa Schiusa r r Φ = r r S o 1 Anno scolastico

Magnetostatica: forze magnetiche e campo magnetico

Campi elettrici e magnetici a bassa frequenza: sorgenti e metodi di valutazione

CORRENTI ELETTRICHE E CAMPI MAGNETICI STAZIONARI

TEORIA ASSIOMATICA DELLA RADIAZIONE

Cenni sulla Gravitazione Universale

Teorema del momento angolare. Momento angolare totale rispetto al polo P che può essere mobile F31 F13 F32. r r r r r F23. r r P1 F21.

Forza elettrostatica 1.1

Magnetostatica: forze magnetiche e campo magnetico

LEZIONI SU MAGNETISMO

IL MAGNETISMO IL CAMPO MAGNETICO E ALTRI FENOMENI GSCATULLO

Gli urti impulso teorema dell impulso

ITCG LST L. Einaudi S.Giuseppe Vesuviano (NA) 2010/ Saperi essenziali di Fisica prof. Angelo Vitiello

EX 1 Calcolare la velocità di rinculo di un fucile di 4 kg che spara un proiettile di 0.05kg alla velocità di 280m/s.

ELETTROTECNICA Ingegneria Industriale

Induzione Elettromagnetica.

I vettori. Grandezze scalari e grandezze vettoriali

1. Due sfere conduttrici identiche sono cariche la prima con Q = 3. sulla sfera B si è depositata una carica Q. 2 i. E quindi anche all inizio: Q

Il campo magnetico B 1

SETTIMA-OTTAVA LEZIONE: sorgenti del campo magnetico, legge di Ampere, legge di Biot-Sawart

Conduttori in equilibrio elettrostatico

Fisica Generale B. 6. La Forza Magnetica. L Interazione tra Due Particelle Puntiformi Cariche in Movimento

Forza gravitazionale di un corpo sferico omogeneo

LEGGE DI FARADAY, LEGGE DI LENZ, INDUTTANZA, ENERGIA MAGNETICA

AZIONE A DISTANZA E TEORIA DI CAMPO (1)

1 IL CAMPO ELETTROSTATICO

Soluzione del compito di Fisica febbraio 2012 (Udine)

N = C. Lezione 1. Elettrostatica: forze elettriche e campo elettrico. Campo Elettrico. Azione del campo elettrico: Forze su cariche elettriche

Lezione 12: Induzione. LEMANS\lenz.htm

Politecnico di Milano Fondamenti di Fisica Sperimentale a.a Facoltà di Ingegneria Industriale - Ind. Aero-Energ-Mecc

7. Campo magnetostatico

Campo magnetico, forza magnetica, momenti meccanici sui circuiti piani

Lezione 3. Applicazioni della Legge di Gauss

Legge di Gauss. Superficie Σ immersa nel campo elettrostatico generato da una carica q. da! r 2. d!(! E) "! E #! n da = q r 2! er!!

Soluzione: Il campo generato da un elemento di filo dl è. db r = (1)

1 Il Potenziale elettrostatico

SESTA LEZIONE: campo magnetico, forza magnetica, momenti meccanici sui circuiti piani

IL CAMPO ELETTROMAGNETICO DIPENDENTE DAL TEMPO

Esercizi Scheda N Fisica II. Esercizi con soluzione svolti

Elettrostatica. P. Maestro Elettrostatica pag. 1

Potenza volumica. Legge di Joule in forma locale

LEZIONE 09 MOMENTO DI UNA FORZA Torque

Istituto Villa Flaminia 27 Aprile 2015 IV Scientifico Simulazione Prova di Fisica (400)

Problemi: lavoro energia cinetica

FISICA II (ESERCIZI SVOLTI E COMMENTATI) Parte 1 1

Campi magnetici variabili nel tempo. Esercizi.

Dispersione magnetica nei trasformatori monofase

CONDUZIONE NON STAZIONARIA

E, ds. - Flusso totale uscente dalla superficie chiusa S: è la somma di tutti i flussi elementari, al tendere a zero delle aree infinitesime: r )

a) Applichiamo il teorema del momento angolare, scegliendo come polo un punto dell asse di rotazione (z) individuato dai cardini: τ =

Richiami di Fisica Generale

INTRODUZIONE ALL ANALISI DI MISSIONI SPAZIALI PROBLEMA FONDAMENTALE DELLA MECCANICA CELESTE

Fisica II Secondo Appello - 7/2/2008

Individuazione di linee e curve. Minimi quadrati. Visione e Percezione. Model fitting: algoritmi per trovare le linee. a = vettore dei parametri

Momento di forza su una spira immersa in un campo di induzione magnetica: il momento magnetico.

LICEO PEDAGOGICO-ARTISTICO G. Pascoli di BOLZANO TEST DI FISICA IN SOSTITUZIONE DELL ORALE- FILA A CLASSE V B-27/05/2010

I vettori. Grandezze scalari: Grandezze vettoriali

Docente Francesco Benzi

Facoltà di Ingegneria 2 a prova in itinere di Fisica II Compito A

! # %# & # & # #( # & % & % ( & )!+!,!++

A.A. 2009/ Appello del 15 giugno 2010

Misura della componente orizzontale del campo magnetico terrestre

Forza gravitazionale

Moto di puro rotolamento

TERMODINAMICA E TERMOFLUIDODINAMICA TRASMISSIONE DEL CALORE PER CONDUZIONE

Economia del turismo. Prof.ssa Carla Massidda

Integrazione indefinita di funzioni irrazionali

Dinamica del Corpo rigido

Il campo magnetico. campo magnetico B (si misura in Telsa (T)) carica genera campo elettrico campo elettrico imprime forza su carica

Transcript:

A.A. 14 15 Fsca Geneale Campo magnetco staonao Scuola d Ingegnea e Achtettua UNIO Cesena Anno Accademco 14 15

A.A. 14 15 Il magnetsmo Fenomen magnetc not da lungo tempo (Socate, V secolo a. C.). Popetà d alcun ossd d feo (magnette) d attae alt metall. Uso della bussola dall XI secolo. Solo dal 18 s capsce che fenomen elettc e magnetc sono collegat fa d loo. I magnet sono dpol ed è mpossble solae sngol pol: l monopolo magnetco (l analogo della caca elettca) a tutt ogg semba non esstee n natua. Pe la descone della foa magnetca c s avvale, ancoa una volta, del concetto d campo (magnetco), dentfcato con la lettea. Il campo magnetco è un campo vettoale solenodale. Esso nfatt ha flusso nullo attaveso qualsas supefce chusa, ed ha lnee d campo chuse. È qund caatteato dall equaone:

A.A. 14 15 Il magnetsmo John Mchell (5 dcembe 174 9 aple 1793): msue su agh magnetc lungh e sottl, con pendolo d tosone F p p ˆ 1 1 1 1 Foa ta pol (cache) magnetc d foma smle a quella ta cache elettche, ma non esstono le cache magnetche! S S S N S N S N N S N N S N 3

A.A. 14 15 Campo magnetco e coent elettche Il concetto d campo semba patcolamente adatto a descvee fenomen magnetc Anche le coent elettche poducono camp magnetc? 4

A.A. 14 15 Campo magnetco e coent elettche Fl ettlne paallel (neut!) pecos da coent, s attaggono se le coent sono concod, s espngono se dscod. Anche le coent geneano camp magnetc Spe pecose da coente nteagscono fa d loo, e s compotano n modo smle agl agh magnetc 5

A.A. 14 15 Campo magnetco e coent elettche Oested (1813): nteaone ta coente ed ago magnetco. Ampèe (1814): nteaone ta coent. ot e Savat (18): 6

A.A. 14 15 Campo magnetco e coent elettche Gl espement d Oested e d Ampèe pemettono d detemnae deone e veso d. Quanto vale l modulo d? Un flo ettlneo d lunghea l pecoso dalla coente n un campo magnetco è soggetto a una foa : - popoonale a ; - popoonale alla lunghea l del flo; - che dpende dall oentamento del flo spetto a : è nulla se l // ; è massma se l. - pependcolae al pano ndvduato da e l. F max ; F l l Nkola Tesla (Smljan 1856 New Yok 1943) 1 T (tesla) 1N/(A.m); 1 G (gauss) 1-4 T 7

A.A. 14 15 Legg elementa d Laplace Gl espement d ot e Savat e d Oested sollectano la seguente domanda: È possble detemnae a pate dalle gandee caattestche d una coente n un conduttoe? k F max f ( ) k F max ( ) f µ π La pecedente espessone, e le ossevaon su deone e veso d, s possono tovae assumendo la seguente espessone pe l campo d n un punto P dello spao, dovuto ad un elemento nfntesmo dl d conduttoe pecoso da una coente : d µ 4π dl ˆ Pe un ccuto flfome chuso µ (pemeabltà magnetca del vuoto) 4π x 1-7 N/A. dl µ 4π. P d dl ˆ Pma legge elementae d Laplace (non vefcable spementalmente) Legge d Ampèe - Laplace (vefcable spementalmente) 8

A.A. 14 15 Legg elementa d Laplace Possamo oa agonae all ncontao e, noto l campo n un punto P, chedec: È possble detemnae la foa dovuta a agente su un conduttoe pecoso da coente? (Sogente campo accoppamento) Dalla defnone opeatva applcata ad un tatto d conduttoe d lunghea nfntesma dl df dl Pe un conduttoe fnto dl F dl Γ Seconda legge elementae d Laplace (non vefcable spementalmente) (vefcable spementalmente) 9

A.A. 14 15 Elettostatca v/s Magnetostatca: Confonto bas spemental Elettostatca Magnetostatca de( ) 1 ρdv ˆ 4πε d µ 4π dl ˆ df( ) ρdv E( ) df dl Legge d Coulomb Legg d Laplace 1

A.A. 14 15 Veso la foa d Loent Foa complessva che un ccuto pecoso dalla coente 1 esecta su un secondo ccuto pecoso dalla coente : µ ˆ dl dl 1 1 1 ( ) 1 44 ππ Γ 1 1 Legg elementa d Laplace µ ˆ ˆ F dl dl µ F dl 1 Γ 1 4π dl 1 1 1 Γ 1 1 µ dl1 ˆ 1 F1 1 dl 4π Γ Γ1 1 1 1 Γ 1 ˆ dl 1 dl 1 1 x O 11

A.A. 14 15 Veso la foa d Loent l O d Vefca pma legge elementae legge d ot e Savat d µ 4π φ φ 1 θ d φ P Β dl ˆ d µ d sn θ µ cos 4π 4 φ d d φ π µ φ µ cosφdφ 4π d (snφ φ sn φ1 ) 1 4π d Conduttoe molto lungo, φ 1 φ φ π/ A 1 cos φ snθ cosφ d sn d d φ d dφ cosφ cos φ lm l µ π d 1

A.A. 14 15 1 d F Veso la foa d Loent Inteaone ta due fl paallel pecos dalle coent 1 e. l x µ π d j 1 ˆ µ dl1 ˆ 1 F1 dl Γ 1 4π Γ1 1 l l µ µ 1 ˆ F 1 dl j π d ˆ 1 l π d dl j l Β dl F dl l µ ˆ 1 1 π d l F µ l π d 1 ˆ 1 Ampée: ntenstà della coente che, ccolando n due lungh fl paallel dstant 1 m l uno dall alto, poduce su cascuno d ess una foa pe untà d lunghea pa a x 1-7 N/m (cò affnché sa µ 4π x 1-7 N/A ). 13

A.A. 14 15 Agh magnetc: Non essendo possble sepaae monopol magnetc, lo spao delmtato da una supefce chusa mmesa n un campo magnetco, se non è vuoto conteà sempe almeno un dpolo magnetco. Veso la foa d Loent Il campo è solenodale φ SC ds : Camp da coent: l campo d della pma legge d Laplace è solenodale, qund, pe l µ dl ˆ d d pncpo d sovapposone, lo è ogn campo 4π podotto da coent elettche. dl µ ˆ ˆ 4π d dl dl N: la legge dscende dalla pma legge elementae d Laplace come la legge E ρ ε deva dalla legge d Coulomb. a b a b a b 14

A.A. 14 15 Dffeenal n Coodnate Clndche Volume nfntesmo ds ϕ dv dds d ϕ dϕ d d d d dϕ P dv dd ϕ d x O ϕ k u u t dp Spostamento nfntesmo dp du ˆ dk + ds u ˆ + ϕ ˆt dp duˆ + dϕuˆ + dkˆ t 15

A.A. 14 15 Γ C k C Veso la foa d Loent ϕ ϕ Legge d Ampée Andé-Mae Ampèe (1775 1836) Γ NC Il campo è consevatvo? µ dl uˆ t dl d uˆ ˆ ˆ + dϕ ut + d k π µ µ C ˆ 1 C utˆ ˆ π ( ˆ ˆ d u + dϕ ut + d k) π uˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ t u t 1; ut u ut k C µ ϕ µ dϕ ( ϕ ϕ1) uˆ ˆ ˆ ˆ t π ( d ϕ1 u + dϕ u t + π d k) dϕ Γ µ C ΓC u C ϕ1 + π ϕ 1 ; C µ π Γ µ NC [ 1 1 ] ; NC C ϕ ϕ Γ C π con dl µ non è consevatvo k k u t ( ) k 1 16

A.A. 14 15 Veso la foa d Loent La legge della ccutaone d Ampée ha valdtà geneale? Legge d Ampée: scelta una qualsas lnea chusa, alla ccutaone d calcolata sulla stessa contbuscono solo le coent concatenate con la lnea, anche se condutto ne qual ccolano le coent non sono ettlne. con dl µ S k 1 dl µ J ds S dl ds k La genealaone è basata sul pncpo d sovapposone ed è vefcata dall espeena. µ J 17

A.A. 14 15 Equaon del campo magnetostatco Replogo Legge d Gauss Legge della ccutaone S ds Foma ntegale con dl dl µ µ J ds k S k 1 µ J Foma dffeenale 18

A.A. 14 15 Equaon del campo magnetostatco elettostatco Replogo Legge d Gauss Legge della ccutaone S ds Q S E ds ε Foma ntegale dl µ S J E dl ds l S E Foma dffeenale µ ρ ε E J 19

A.A. 14 15 Potenale vettoe È possble, n analoga con l campo elettostatco, defne un potenale che consenta una descone altenatva del campo magnetco? Elettostatca E E V E ερ V ρ ε ε Magnetostatca A µ J A µ J A A A Ax A + A A x x + x x A A A ( A) ( A) ( A )

A.A. 14 15 Potenale vettoe Elettostatca Magnetostatca V ρ ε Ax µ J x A µ J A µ A µ J Nella pma equaone sosttuamo V e ρ con due nuov camp scala, A e J, moltplcandola pe µ ε 1 1 c (N.: c è una costante unvesale e ha le dmenson d una veloctà): µ ε V A ; µ ε ρ µ ε cρ µ ε J µ Aε V µ µ εcj ρ ε A µ J ( ), x,, ( ), x,, A A A A A quadpotenale J J J J J quadcoente A A A x A + + 1

A.A. 14 15 a b a x a b b a + a b a + x b x a b x b Vetto x ( ab ab ) + ( abx axb ) + ( axb abx ) x x + bx + a b ax + a b b a a b b x + + ax b x a b a a a a a a x x x x bx + b + b + b b b b b b x x x x ax a a x a

A.A. 14 15 Vetto ˆ 3 1 1 + ˆ 3 1 ˆ ˆ 3 c.v.d. 3