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MAGNETISMO. Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe 3 O 4 ) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co Magnetite Ago magnetico poli.

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Presentazione sul tema: "MAGNETISMO. Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe 3 O 4 ) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co Magnetite Ago magnetico poli."— Transcript della presentazione:

1 MAGNETISMO

2 Magneti magneti naturali: magnetite (minerale del ferro Fe 3 O 4 ) magneti artificiali: composti di Fe, Ni, Co Magnetite Ago magnetico poli magnetici: Nord e Sud I nomi dei poli magnetici derivano dallattrazione magnetica terrestre Le forze magnetiche sono attrattive e repulsive Impossibile separare i poli magnetici: esperimento della calamita spezzata

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 allintensità del campo il vettore campo di induzione magnetica è tangente punto per punto alla linea

4 Campo magnetico terrestre 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 dellasse dellago calamitato rispetto il piano dellorizzonte William Gilbert (1544 – 1603) modello di Gilbert

5 Campo magnetico del magnete ad U e magneti stampati

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: lago magnetico è parallelo al filo, orientato secondo il campo magnetico terrestre passa corrente: lago magnetico ruota di 90° Invertendo la corrente: lago magnetico ruota in senso opposto

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 Legge di Biot e Savart (ottobre – dicembre 1820) Permeabilità magnetica del vuoto

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

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 lintensità al centro della spira è: linee di forza del campo magnetico di una bobina percorsa da corrente le linee sono chiuse allinterno della bobina le linee sono parallele e indicano un campo uniforme se il solenoide ha una lunghezza molto maggiore del suo diametro allesterno il campo è nullo,

10 Misura dellintensità del vettore di induzione magnetica B Quando chiudiamo il circuito la barretta percorsa da corrente viene spinta verso linterno del magnete; invertendo il verso della corrente essa viene spinta verso lesterno. Il dinamometro misura lintensità della forza che il campo magnetico applica al conduttore. La forza di interazione corrente-magnete è direttamente proporzionale alla corrente i e alla lunghezza L del conduttore immerso nel campo magnetico B

11 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 Se B è inclinato di un angolo rispetto al filo, la forza è minore Se B è parallelo al filo, la forza è nulla

12 TESLA Unità di misura dellintensità del vettore di induzione magnetica B Campo magnetico terrestre: 0, T = 0,6G al polo 0, T = 0,3G allequatore i più potenti elettromagneti usati nella ricerca e nellindustria raggiungono solo pochi tesla

13 Interazione corrente-corrente esperimento di Andre-Marie Ampére (1775 – 1836) 18 settembre 1820 Conduttori paralleli percorsi da correnti equiverse si attraggono Conduttori paralleli percorsi da correnti con versi opposti si respingono

14 1) Forza di interazione tra due correnti 2) definizione dellunità di misura della corrente nel S.I. Unita di misura di corrente nel S.I. Lunità 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 luno dallaltro, nel vuoto, produce tra i due conduttori una forza di N per ogni metro di lunghezza

15 Poli magnetici non separabili Il numero di linee entranti in S è sempre uguale al numero di linee uscenti Caso generale: Teorema di Gauss per il magnetismo Flusso del vettore B, lunità di misura è il weber (Wb) B

16 Teorema della circuitazione di Ampére Conseguenza: Il campo magnetico non è un campo conservativo!

17 Applicazione del teorema di Ampére alla bobina N numero di spire concatenate con la linea L lunghezza della bobina racchiusa dalla linea Densita di spire n = N/L

18 Momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente amperometro e voltmetro a bobina mobile APPLICAZIONI: strumenti di misura di correnti e tensioni, motore elettrico si chiama momento magnetico della spira Il momento di una forza é il prodotto della forza per il braccio

19 Motore elettrico a corrente continua trasforma energia elettrica in energia meccanica

20 Il magnetismo della materia Proprio come lelettricità fluisce meglio in alcuni materiali piuttosto che in altri, anche il campo magnetico riesce a magnetizzare più facilmente alcuni materiali piuttosto che altri. La capacità che ha un materiale di essere magnetizzato se immerso in un campo magnetico esterno è detta permeabilità magnetica relativa e si indica con r. Assumendo che il vuoto abbia permeabilità unitaria, risulta che maggiore è il valore di r, più facile è magnetizzare il materiale di cui si tratta. Classificazione r DIAMAGNETICI Acqua0,99999 Argento0,99998 PARAMAGNETICI Aria1, Ossigeno1,00133 Platino1, FERROMAGNETICI Ferro dolce Leghe speciali

21 Il magnetismo nella materia

22 Momenti magnetici atomici e molecolari Sostanze diamagnetiche, numero pari di elettroni in ogni atomo, momento totale nullo, il materiale non ha magnetizzazione propria Sostanze paramagnetiche, numero dispari di elettroni nellatomo, debole magnetismo proprio ad orientazione casuale Sostanze ferromagnetiche, i momenti magnetici dei singoli atomi sono allineati fra loro localmente dando luogo a domini magnetici di forte intensità (Weiss) Momento magnetico orbitale e di spin dellelettrone

23 B Nelle sostanze diamagnetiche un campo magnetico esterno induce a livello microscopico, una polarizzazione magnetica orientata in senso opposto rispetto a quello del campo inducente: il campo allinterno del materiale e minore di quello esterno Levitazione magnetica della grafite Nelle sostanze paramagnetiche, si ha la polarizzazione magnetica per orientazione. Il campo allinterno del materiale è leggermente maggiore di quello esterno Nelle sostanze ferromagnetiche, si ha la polarizzazione magnetica per orientazione dei domini. Il campo allinterno del materiale è molto maggiore di quello esterno B B

24 Magneti permanenti e magneti temporanei Ferro dolce magneti temporanei (elettromagneti) Acciaio magneti permanenti (ciclo di isteresi) Ferriti magneti permanenti (ossidi di ferro con aggiunta di zinco, nichel) memorie magnetiche

25 Magneti permanenti: ciclo di isteresi magneti permanenti (campo coercitivo H c o temperatura di Curie) memorie magnetiche (ossidi di ferro con aggiunta di zinco, nichel)

26 Shanghai Transrapid ( maglev: treno a levitazione magnetica) motore a induzione lineare La lunga fila di elettromagneti in cui scorre corrente alternata, interagisce con i magneti posti sotto il treno, facendo avanzare il veicolo Come funziona il nastro scorrevole per il recupero dei bagagli in aeroporto?

27 Modello di Ampére del magnetismo dei materiali (ormai superato ma efficace) Sostanza ferromagnetica Sostanza diamagnetica Sostanza paramagnetica


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