IL MAGNETISMO

La magnetite è un particolare minerale del ferro in grado di attirare a sé piccoli oggetti di ferro. Gli oggetti che hanno questa capacità in natura si chiamano magneti o calamite naturali. Prendendo in esame delle calamite, si può notare che: La calamita esercita la sua forza magnetica solo su alcuni materiali come ad esempio il ferro, il nichel e il cobalto. La calamita esercita la sua forza di attrazione solo alle estremità e non nella zona centrale, detta zona neutra.

Una calamita libera di girare (bussola) si dispone sempre secondo la direzione del nord e del sud geografico. I poli di una calamita esercitano forze differenti: Poli dello stesso tipo si respingono Poli di tipo diverso si attraggono Le cariche elettriche possono essere separate, mentre i poli magnetici non si possono separare: esistono solo insieme nella stessa calamita. Se infatti dividiamo una calamita in due otterremo due calamite con i propri poli.

CAMPO MAGNETICO In seguito alle forze esercitate dalla calamita, nello spazio che la circonda, si forma un campo magnetico. Un campo magnetico è costituito da linee di forza magnetiche che vanno dal polo Nord al polo Sud.

Anche la Terra ha un proprio campo magnetico. Possiamo vedere il campo magnetico attraverso la disposizione che assume della limatura di ferro lasciata cadere su una calamita. Anche la Terra ha un proprio campo magnetico.

Proprietà dei magneti Suddividendo i magneti in più parti si ottengono altrettanto magneti: si può dedurre che una calamita, anche se esercita la sua proprietà solo sui poli, è magnetica in tutte le sue parti. Secondo la scienza, infatti, una calamita è composta da infiniti magneti, detti magnetini elementari, allineati ordinatamente. All’interno della calamita però gli effetti delle coppie polo nord e polo sud si annullano a vicenda: solo alle estremità dunque rimangono affacciati lasciando la zona centrale bilanciata.

I magnetini elementari In realtà tutti i corpi sono formati da magnetini elementari, i quali però, a differenza delle calamite, sono disposti disordinatamente annullando così la loro proprietà magnetica. Alcuni oggetti, però, come il ferro, il cobalto, l’acciaio ecc. hanno una proprietà particolare: se vengono avvicinati o messi in contatto con un magnete, i loro magnetini elementari si ordinano orientandosi in un verso comune.

Calamite artificiali Se in conseguenza all’esposizione ad una calamita una sostanza acquista capacità magnetiche, viene chiamato magnete o calamita artificiale. Possiamo dividere le calamite artificiali in due gruppi: Calamite artificiali permanenti come l’acciaio e leghe di alnico, che mantengono nel tempo la lor capacità magnetica. Calamite artificiali temporanee come il ferro, che perdono la loro capacità in tempi più o meno brevi.

I fenomeni elettromagnetici

Dalla corrente elettrica al campo magnetico Nel 1820 il fisico danese Christian Oersted scoprì che, ogni volta che in un filo conduttore passa della corrente elettrica, l’ago di una bussola posta nelle vicinanze devia. Questo avviene perché la presenza di corrente elettrica crea un campo magnetico in grado di cambiare la direzione dell’ago che indica nord e sud.

Passaggio di corrente nel solenoide Il passaggio di corrente elettrica in un conduttore avvolto (solenoide) crea l’effetto elettromagnetico che è il fenomeno che permette di trasformare un avvolgimento in un magnete. Viene utilizzato per la costruzione di vari apparecchi: ad esempio, il campanello elettrico.

Un magnete genera corrente elettrica. Qualche decina d’anni dopo la scoperta di Oersted, il fisico inglese Michael Faraday scoprì il fenomeno inverso: se in mezzo a un solenoide si fa scorrere un magnete, si origina corrente elettrica.

Induzione elettromagnetica La corrente elettrica prodotta dal solenoide si chiama corrente indotta e il fenomeno viene definito induzione elettromagnetica. La corrente non circola sempre nello stesso verso e ha un’intensità che varia in base alla velocità con cui si muove il magnete (ad esempio, la dinamo della bicicletta). Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica viene sfruttato per il funzionamento dei motori e dei generatori elettrici.

Il motore elettrico Grazie all’effetto magnetico l’energia di una pila può essere trasformata in energia cinetica, cioè in energia di movimento. Realizzando un circuito come quello in figura, si può costruire un semplice motore elettrico. Infatti, nella bussola l’ago magnetico, chiudendo e aprendo il circuito, comincia a girare.

Il motore elettrico In un motorino elettrico più complesso, il circuito si apre e si chiude automaticamente: al posto dell’ago magnetico c’è una bobina che tende a ruotare quando nella bobina, cioè il circuito elettrico alimentato dalla pila, circola corrente elettrica. Quindi, l’effetto magnetico della corrente consiste nel trasformare l’energia elettrica della pila in movimento e quindi in lavoro.

I generatori elettrici Sulla base del principio dell’induzione elettromagnetica funzionano la dinamo che è un dispositivo che produce corrente continua, e gli alternatori che producono corrente elettrica alternata. Questi ultimi sono presenti nelle centrali idroelettriche e termoelettriche, dove si producono grandi quantità di energia.