MAGNETISMO - prima parte. pina di vito 1

Transcript

1 MAGNETISMO - prima parte 1

2 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 2

3 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 3

4 Campo magnetico terrestre William Gilbert ( ) 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 4

5 Campo magnetico del magnete ad U e magneti stampati 5

6 Esperimento di Hans Christian Oersted ( ) 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 Invertendo la corrente: l ago magnetico ruota in senso opposto 6

7 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 = H / m Legge di Biot e Savart (ottobre dicembre 1820) Permeabilità magnetica del vuoto 7

8 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 8

9 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, N B = 0 i l 9

10 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 10

11 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 Se B è parallelo al filo, la forza è nulla B^ = Bsen0 = 0 11

12 TESLA Unità di misura dell intensità del vettore di induzione magnetica B tesla = newton ampére metro gauss = 10 4 tesla Campo magnetico terrestre: 0,6 10-4T = 0,6G 0,3 10-4T = 0,3G al polo all equatore i più potenti elettromagneti usati nella ricerca e nell industria raggiungono solo pochi tesla 12

13 Interazione corrente-corrente esperimento di Andre-Marie Ampére ( ) 18 settembre 1820 Conduttori paralleli percorsi da correnti con versi opposti si respingono Conduttori paralleli percorsi da correnti equiverse si attraggono 13

14 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 N per ogni metro di lunghezza 14