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Dai primi esperimenti alla teoria moderna. VII secolo: magnetite (FeO.Fe 2 O 3 ) attira limatura di ferro: proprietà non uniforme nel materiale; si manifesta.

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1 Dai primi esperimenti alla teoria moderna

2 VII secolo: magnetite (FeO.Fe 2 O 3 ) attira limatura di ferro: proprietà non uniforme nel materiale; si manifesta in determinate parti. campioni cilindrici (magneti) nei quali tale proprietà si manifesta ai poli. XVI secolo: W. Gilbert indagine sistematica dei fenomeni magnetici; differenze elettrostatica e magnetismo.

3 forza gravitazionale e attrattiva ed agisce su ogni massa forza elettrica e attrattiva o repulsiva ed agisce sulle cariche forza magnetica agisce su magneti correnti cariche in moto un metallo (magnetite) attira limatura di ferro, acciaio e di altri metalli attrattiva gli estremi di due pezzi di magnetite si attraggono o si respingono sia attrattiva che repulsiva

4 elemento di magnetite fa cambiare orientamento a sottile lamina di magnetite in equilibrio su una punta o sospesa con un filo esistenza di un campo magnetico naturale tagliando a metà una calamita compaiono sempre due poli non è possibile ottenere un polo magnetico isolato (monopolo) elementi costitutivi dei magneti sono i dipoli magnetici

5 filo percorso da corrente fa cambiare orientamento ad ago magnetico magnete fa cambiare orientamento ad un circuito percorso di corrente fili percorsi da corrente si attraggono o respingono a seconda della direzione della corrente 1800 Oersted e Ampere: legame fra fenomeni elettrici e magnetici le azioni magnetiche sono la manifestazione di interazioni tra cariche elettriche in movimento

6 un sistema di cariche in moto genera un campo magnetico B definisco direzione e verso del campo B utilizzando come sonda un ago magnetico (in elettrostatica: carica q) disegno le linee del campo magnetico ponendo la sonda in tutti i punti dello spazio attorno alla sorgente di campo (cfr. esperimento in classe) con lago magnetico trovo direzione e verso del campo vettoriale, ma non il modulo

7 magnete permanente circuito percorso da corrente magnete permanente curvato ad U filo rettilineo percorso da corrente Principio di sovrapposizione : il campo B è dato dalla somma dei campi prodotti dalle singole sorgenti.

8 oggetti estremamente diversi come la magnetite certi metalli fili percorsi da corrente sono tutti soggetti alla forza magnetica magnete permanente: la somma di tutte le correnti atomiche = 0 Il moto degli elettroni genera un campo magnetico filo percorso da corrente Cariche elettriche in movimento materia sistema costituita da cariche in moto campo magnetico generato da cariche in moto cariche in moto soggette a forze magnetiche

9 filo percorso da corrente in presenza di campo magnetico B subisce una forza strumento di misura: magnetometro collego il filo percorso da corrente ad un dinamometro (molla tarata): allungamento/compressione della molla misura la forza magnetica

10 1 Gauss = Tesla

11 Se la particella subisce una forza osserverò: variazione del modulo della velocità (cioè accelerazione o decelerazione) variazione della direzione di moto (una deflessione) particella di carica q, massa m velocità v costante regione di spazio con B costante Forza di Lorentz (deriva dallespressione vista prima) La forza magnetica non compie lavoro

12 F Lorentz B v v v v F B B F F B uscente B entrante la forza di Lorentz induce una traiettoria circolare particelle veloci si muovono in orbite larghe le particelle lente in orbite strette A parità di campo magnetico e di velocità il raggio dellorbita dipende solo da massa della particella carica della particella Nota la carica posso effettuare una spettrometria di massa

13 Se la velocità della particella carica non è ortogonale al campo magnetico la sua traiettoria è elicoidale con velocità di traslazione pari alla proiezione della velocità lungo il vettore B. traiettoria di una particella carica in una camera a bolle in un campo magnetico traiettoria di un fascio di elettroni in un campo magnetico

14 Calcolare la forza (modulo direzione e verso) cui è sottoposto il filo in figura sapendo che la sua lunghezza è di 50 cm, che la corrente di 2 A lo attraversa nel senso Indicato e che il valore di B è pari a 4 T. Per la regola della mano destra la forza è entrante

15 Calcolare il raggio della traiettoria di un elettrone che viaggia alla velocità di 2000 m/s, immerso in un campo magnetico uniforme di 5 T come in figura. Lelettrone curva a sinistra, e non a destra come ci si Aspetterebbe dalla regola della mano destra, per via della carica negativa

16 In un campo magnetico di 0,5 T che raggio avrà la traiettoria di un elettrone con velocità pari ad un decimo di quella della luce? (Sugg. La velocità della luce è un valore ben noto e facile da trovare…) Quale è la forza cui è sottoposto un filo lungo 30 cm, di resistenza 5 e sotto posto ad una d.d.p. di 10 V, immerso in un campo magnetico ad esso perpendicolare? (scegliete in modo arbitrario il verso della corrente. La velocità degli elettroni alluscita del tubo catodico della TV è circa m/s. Nei televisori più grandi, questi elettroni devono poter compiere traiettorie con raggi fino a 50 cm. Quale deve essere il valore di B? E possibile mantenere in aria un filo di 50 cm pesante 10 g? Giustificare la risposta e spiegare, qualitativamente e quantitativamente, il procedimento, e gli strumenti necessari. Qual è la forza agente su una carica ferma posta in un campo magnetico di 7 T?


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