FISICA - IL CAMPO MAGNETICO E LA SUA INTENSITA'
LA FORZA MAGNETICA
In natura esistono alcune sostanze, dette ferromagnetiche, che hanno la proprietà di generare un campo magnetico, attirano cioè piccoli pezzetti di ferro e diventano delle calamtie.
Una calamita è composta da due poli: il polo Nord e il polo Sud. Non esistono monopòli magnetici, cioè sta ad indicare che, a operation for tinnitus
differenza delle cariche elettriche, non è possibile isolare un polo. Due poli uguali si respingono, mentre due poli diversi si attraggono.
Ogni calamita, come detto, genera un campo magnetico che è possibile rappresentare attraverso le linee di campo. Esse si disegnano grazie ad un magnete di prova. Le linee di campo sono sempre chiuse ed escono dai poli nord dei magneti ed entrano nei poli sud.
LA FORZA MAGNETICA E L’ELETTRICITA’
Il fisico danese Oersted, nel 1820 scoprì che un filo percorso da corrente elettrica generava un campo magnetico. La sua esperienza era molto semplice. Mise un conduttore sopra una bussola. Chiuso l’interruttore vide che, mentre passava la corrente nel conduttore, la bussola si muoveva dalla sua posizione di equilibrio.
Un ulteriore passo avanti fu fatto da Faraday che scoprì che un campo magnetico esercita, su un filo percorso da corrente, una forza. L’ultima esperienza relativa al legame tra magnetismo ed elettricità fu fatta da Ampère che vide che due fili rettilinei e paralleli si attraggono se attraversati da correnti nello stesso verso, si respingono se le correnti hanno versi opposti. E’ arrivato alla conclusione che fra due fili percorsi da corrente esiste una forza magnetica. Il risultato di questa esperienza è spiegato nella legge di Ampère:
$F = (mu_0)/(2pi)*(i_1*i_2)/d*l$
$mu_0$ è la costante di permeabilità magnetica del vuoto ed è stato fissato convenzionalmente per definire in modo operativo l’unità di misura dell’intensità di corrente. Il suo valore è di:
$mu_0 = 4pi*10^-8 N/(A^2)$
L’INTENSITA’ DEL CAMPO MAGNETICO
Il valore del campo magnetico è:
$B = F/(il) $
Dove F è il valore della forza che agisce su un filo di lunghezza l immerso perpendicolarmente in un campo magnetico e percorso da una corrente di intensità i.
La forza F è massima quando filo e campo magnetico sono perpendicolari, mentre è nulla quando sono paralleli.
L’unità di misura del campo magnetico è il tesla (in onore del fisico Nikola Tesla):
$1 T = (1N)/(1A*1m)$
La forza magnetica su un filo percorso da corrente è dato dal prodotto vettoriale:
$F = il x B$
Il valore della forza è espresso come $F = Bil*sin x$.
La direzione e il verso della forza si ottengono facendo riferimento alla regola della mano destra: pollice verso della corrente, le altre quattro dita verso del campo magnetico e la Forza è uscente dal palmo della mano.
Un filo percorso da corrente genera un campo magnetico espresso dalla legge di Biot-Savart:
$B = (mu_0)/(2pi) * i/d$
Puntando il pollice nel senso della corrente, le altre dita si chiudono nel verso del campo.
Nel caso di una spira circolare, il campo magnetico è dato dalla formula seguente:
$B = mu_0/2 * i/R$
Nel caso di un solenoide l’intensità del campo magnetico è dato da:
$B = (mu_0)*N/l$ dove N è il numero di spire di un solenoide di lunghezza l e percorso da una corrente i. All’esterno del solenoide il campo è nullo, mentre all’interno il campo è uniforme.