Magnetismo - Poli Magnetici Esistono due tipi di “carche magnetiche” indicate con: POLO NORD e POLO SUD N S N S N S NON è possibile separare il PS dal PN

Magnetismo - Poli Magnetici Come per le cariche elettriche: Cariche uguali si respingono Cariche differenti si attraggono

anche per il Magnetismo si definisce un CAMPO MAGNETICO Come per la Gravità (forza gravitazionale) e l’Elettricità (forza di Coulomb) anche per il Magnetismo si definisce un CAMPO MAGNETICO Direzione Verso del campo magnetico direzione e verso della retta orientata che va dal Polo Sud al Polo Nord PS PN N S

Campo Magnetico – Linee di campo Le linee del campo magnetico generato da una calamita si possono evidenziare attraverso la limatura di ferro

Campo Magnetico – Linee di campo Le linee del campo magnetico escono dal PN entrano nel PS

parallelamente all’ago magnetico Campo Magnetico e Correnti esperienza di Oersted (1820) Circuito Aperto Si posiziona un filo conduttore parallelamente all’ago magnetico i N S + - DV Circuito Chiuso L’ago magnetico ruota all’aumentare dell’intensità della corrente aumenta anche la deviazione dell’ago

Campo Magnetico e Correnti esperienza di Oersted - conseguenze Regola della mano destra La corrente elettrica genera attorno al filo un campo magnetico Possiamo evidenziare ciò osservando come si orienta la limatura di ferro intorno ad un filo in cui passa una corrente elettrica

Campo Magnetico e Correnti esperienza di Faraday (1821) B B i F + - DV + - DV B i Regola della mano destra i i Il campo magnetico esercita una forza su un filo percorso da corrente elettrica

Campo Magnetico e Correnti esperienza di Ampere (1820) + - DV - + DV i F i F F i F i + - DV + - DV i F Correnti discordi i F Correnti concordi Due correnti elettriche esercitano reciprocamente una forza

Campo ElettroMagnetico Oersted una corrente elettrica genera un campo magnetico i Faraday un campo magnetico genera una forza su un filo percorso da una corrente elettrica i Ampere due correnti elettriche parallele esercitano reciprocamente una forza Un campo magnetico è generato da cariche elettriche in moto Cariche elettriche in moto sono soggette a forze magnetiche

Campo ElettroMagnetico forza tra due correnti La forza F sentita da due fili elettrici rettilinei di lunghezza l, distanti d e percorsi dalle correnti i1 e i2 è data dalla formula: F = k d i1 i2 l nel SI k = 210-7 N A-2 k = 2 0 permeabilità magnetica del vuoto 0 = 410-7 N A-2 Due correnti elettriche esercitano reciprocamente una forza F = d i1 i2 l 2 0

Ampere - definizione l 1 Ampere (A) è l’intensità di corrente L’espressione della forza F permette di definire l’Ampere F = d i1 i2 l 2 0 0 = 410-7 N A-2 1 Ampere (A) è l’intensità di corrente che circolando in due fili molto lunghi paralleli e rettilinei, posti alla distanza di 1metro esercita una forza di 210-7 N su ciascun tratto di filo lungo 1 metro

Coulomb - definizione l 1 Coulomb (C) è la carica elettrica che, 1 Ampere (A) è l’intensità di corrente che circolando in due fili molto lunghi paralleli e rettilinei, posti alla distanza di 1metro esercita una forza di 210-7 N su ciascun tratto di filo lungo 1 metro 0 = 410-7 N A-2 F = d i1 i2 l 2 0 1 Coulomb (C) è la carica elettrica che, passando attraverso la sezione di un filo in 1 secondo, dà la corrente di 1 Ampere

ASSENZA del campo magnetico PRESENZA del campo magnetico Campi Magnetici microscopici e macroscopici ASSENZA del campo magnetico In un pezzo di ferro le micro-correnti generate dal movimento degli elettroni, producono micro-campi magnetici all’interno del materiale. L’orientazione casuale di questi comporta un mutuo annullamento e quindi si genera un campo magnetico macroscopico nullo. B = 0 PRESENZA del campo magnetico L’accensione di un campo magnetico porta i micro-campi ad orientarsi tutti nella stesa direzione e quindi macroscopicamente si registra un campo magnetico macroscopico diverso da zero. B  0

Induzione Magnetica B l l l F  ilsin() F = Bilsin() B i =90° =0° l i F F i B F i Sperimentalmente si trova che il campo esercita sul filo una forza F  ilsin() Sperimentalmente si trova che la costante di proporzionalità dipende SOLO dal campo e varia da punto a punto. La costante prende il nome di induzione magnetica ed è rappresentata dal vettore B: F = Bilsin()

VETTORE Induzione Magnetica B F = Bilsin() B  l F i Direzione Verso direzione e verso della retta orientata che va dal Polo Sud al Polo Nord Intensità B = F i l sin()

Induzione Magnetica B F B = il F = Bilsin() l B =90° i F = Bilsin() Nel caso più semplice in cui il filo (la corrente) è perpendicolare al campo: B = F il

Induzione Magnetica B F = B i l osservazione F = Bilsin() La legge Ci dice che per la determinazione della forza f bisogna considerare la componente di B perpendicolare al flusso della corrente: F = B i l

Induzione Magnetica – unità di misura B = F il N A m [B]= = Tesla Viene anche utilizzato il Gauss che corrisponde a 10-4 Tesla 1 G = 110-4 T

Campo magnetico di un filo Consideriamo due fili nei quali circolano due correnti concordi correnti discordi i i i1 i2 Ogni filo genera un campo che agisce sull’altro filo B F B1 B2 F 1 2 1 F1 F2 2 B La forza F1 che sente i1 a causa di B2 vale: F1 = B2 i1 l Simmetricamente: la forza F2 sentita da i2 dovuta a B1: F2 = B1 i2 l F = d i1 i2 l 2 0 Sostituendo F1 nell’espressione della forza tra due correnti poste a una distanza d: si ottiene: B = d i 2 0 B2 i1 l = d l i1 i2 2 0

Campo magnetico di una spira Sappiamo che un filo percorso da corrente genera un campo magnetico circolare Ogni punto del filo è sorgente del campo magnetico Pieghiamo il filo in modo da ottenere una spira circolare Linea di campo che coincide con l’asse della spira

Campo magnetico di una spira Un punto P posto sull’asse di una spira di raggio R ad una distanza d dal centro della spira sente un campo magnetico B dato dalla relazione: B = i 0 R2 d2 + 2 [ ] 3/2 B = i 0 2 R Nel caso in cui P coincide col centro della spira (d=0) :

Campo magnetico di un solenoide 3m 35s N S Nel caso in cui il solenoide sia molto lungo – diametro molto piccolo rispetto alla lunghezza – campo esterno: nullo campo interno: uniforme B = 0 i N l N: numero di spire

Magnetismo Campo Magnetico ago magnetico Oersted Faraday Ampere Campo Polo Nord rivela Magnetismo si distingue Polo Sud collegano si rivela con Linee di campo Solenoide rappresentato da da cui genera Spira Campo Magnetico C.M. uniforme da cui Induzione Magnetica Oersted Filo di corrente genera C.M. B=F/il definisce unità di misura dagli esperimenti Faraday interazione tra C.M. e corrente Tesla (Gauss) Ampere C.M. tra correnti B=0i/2d F= 0i1i2l/2d definisce Ampere 0 e Campo Elettromagnetico ne deriva Coulomb