1 MAGNETISMO - prima parte 12 Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe3O4) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co poli magnetic...
Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe3O4) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co poli magnetici: Nord e Sud I nomi dei poli magnetici derivano dall’attrazione magnetica terrestre
Le forze magnetiche sono attrattive e repulsive
Magnetite
Ago magnetico
Impossibile separare i poli magnetici: esperimento della calamita spezzata pina di vito
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Campo magnetico e linee di forza
Campo magnetico reso visibile dalla limatura di ferro
Gli aghi magnetici visualizzano le linee di forza
Le linee di forza del campo magnetico: • sono sempre linee chiuse • sono uscenti dal Nord ed entranti nel Sud • la densità delle linee è proporzionale all’intensità del campo • il vettore campo di induzione magnetica è tangente punto per punto alla linea
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Campo magnetico terrestre
William Gilbert (1544 – 1603)
declinazione magnetica (attualmente circa 11,3°) angolo che il meridiano magnetico fa con il meridiano terrestre per un dato punto della terra i inclinazione magnetica deviazione angolare dell’asse dell’ago calamitato rispetto il piano dell’orizzonte modello di Gilbert pina di vito
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Campo magnetico del magnete ad U e magneti stampati
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Esperimento di Hans Christian Oersted (1777 - 1851) 21 luglio 1820 Ha dimostrato che anche la corrente elettrica fa deviare un ago magnetico, quindi produce un campo magnetico.
Non passa corrente: l’ago magnetico è parallelo al filo, orientato secondo il campo magnetico terrestre
passa corrente: l’ago magnetico ruota di 90°
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Invertendo la corrente: l’ago magnetico ruota in senso opposto
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Campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente
Prima regola della mano destra: se il pollice indica il verso della corrente allora le dita si chiudono nel verso del campo magnetico generato
0 i B= 2 r 0 = 4 10 7 H / m
Legge di Biot e Savart (ottobre – dicembre 1820) Permeabilità magnetica del vuoto pina di vito
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SOLENOIDE o BOBINA (avvolgimento di fili di rame) Il campo magnetico di un solenoide percorso da corrente elettrica è simile a quello del magnete rettilineo
Regola della mano destra: se le dita si avvolgono come la corrente, il pollice indica il verso del vettore campo magnetico interno al solenoide pina di vito
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Spira e bobina
linee di forza del campo magnetico di una spira percorsa da corrente • le linee sono chiuse • la linea centrale è al piano della spira ┴ • il pollice della mano destra indica il verso del campo, se le dita si chiudono nel verso della corrente • l’intensità al centro della spira è:
0 i B= 2 r
linee di forza del campo magnetico di una bobina percorsa da corrente • le linee sono chiuse • all’interno della bobina le linee sono parallele e indicano un campo uniforme • se il solenoide ha una lunghezza molto maggiore del suo diametro all’esterno il campo è nullo,
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N B = 0 i l 9
Misura dell’intensità del vettore di induzione magnetica B Quando chiudiamo il circuito la barretta percorsa da corrente viene spinta verso l’interno del magnete; invertendo il verso della corrente essa viene spinta verso l’esterno. Il dinamometro misura l’intensità della forza che il campo magnetico applica al conduttore.
F =B iL
La forza di interazione corrente-magnete è direttamente proporzionale alla corrente i e alla lunghezza L del conduttore immerso nel campo magnetico B pina di vito
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®
®
®
F = i l ´ B = ilBsen seconda regola della mano destra: se il pollice si orienta come la corrente e le dita si stendono nel verso del campo magnetico allora la forza ha verso uscente dal palmo della mano
Quando B è perpendicolare al filo si ha la massima forza
B^ = B
Se B è inclinato di un angolo rispetto al filo, la forza è minore
B^ = Bsen
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Se B è parallelo al filo, la forza è nulla
B^ = Bsen0 = 0 11
TESLA Unità di misura dell’intensità del vettore di induzione magnetica B
tesla =
newton ampére metro
gauss = 104 tesla Campo magnetico terrestre: 0,610-4T = 0,6G 0,310-4T = 0,3G
al polo all’equatore
i più potenti elettromagneti usati nella ricerca e nell’industria raggiungono solo pochi tesla pina di vito
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Interazione corrente-corrente esperimento di Andre-Marie Ampére (1775 – 1836) 18 settembre 1820
Conduttori paralleli percorsi da correnti con versi opposti si respingono
Conduttori paralleli percorsi da correnti equiverse si attraggono
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1) Forza di interazione tra due correnti 2) definizione dell’unità di misura della corrente nel S.I. Campo B di una corrente rettilinea
B=
0 i 2 r
Forza di interazione corrente-campo
F = ilB
0 i1i2 F= l 2 d Unita’ di misura di corrente nel S.I. L’unità di misura ampére è definita come quella corrente costante che mantenuta in due conduttori paralleli e rettilinei, di lunghezza molto grande e sezione trascurabile, alla distanza di un metro l’uno dall’altro, nel vuoto, produce tra i due conduttori una forza di 2.10-7N per ogni metro di lunghezza pina di vito
