Dalla genesi alla interazione tra correnti IL CAMPO MAGNETICO Dalla genesi alla interazione tra correnti

Genesi di un campo magnetico Magneti naturali (minerali di ferro provenienti da Magnesia in Asia Minore, Turchia) sono in grado di attirare a sé oggetti di ferro. Hanno due poli INSEPARABILI! Essi generano attorno alla propria posizione un campo magnetico che può essere visualizzato attraverso la limatura di ferro. ( Spettro magnetico) Con le pile di Volta, agli inizi dell’800, gli scienziati poterono cominciare ad esplorare le interazioni tra correnti elettriche e magnetismo. Scoprirono per prima cosa che un campo magnetico può essere generato da fili percorsi da correnti elettriche Il nostro pianeta è un grande magnete con il polo Nord magnetico pressappoco nel Sud geografico e viceversa. È possibile misura del campo magnetico terrestre attraverso un semplice strumento che utilizza il campo magnetico generato da correnti. http://www.youtube.com/watch?v=weWVthHCQa8&feature=related

Sequenza storica degli esperimenti sulle correnti elettriche 21 luglio 1820 Christian Orsted (1777- 1851) un filo percorso da corrente genera un campo magnetico in grado di deviare un ago posto nelle vicinanze del circuito elettrico. Lo spettro dipende dalla forma del filo, se rettilineo , a spira o a solenoide. (vedi esperimenti con aghi magnetici o limatura di ferro) http://www.youtube.com/watch?v=p_bU2CInQDE&feature=related Per il terzo principio un filo percorso da corrente subisce l’azione di un magnete. (vedi quadro di Ampere) http://www.youtube.com/watch?v=IC1JigQ_F8E&feature=related 18 settembre 1820 Andrè-Marie Ampere (1775 – 1836) presenta all’Accademia delle Scienze di Francia l’esperimento sull’interazione di due fili paralleli percorsi da corrente. http://www.youtube.com/watch?v=gaOZlmU0HVk&feature=related

Legge di interazione tra correnti e definizione di ampere La forza di interazione tra due fili percorsi da corrente è direttamente proporzionale al prodotto delle correnti , alla lunghezza del filo ed inversamente proporzionali alla distanza tra essi. La costante è detta permeabilità magnetica del vuoto. L’unità di misura internazionale della corrente elettrica, l’Ampere, è definita come: L’intensità di corrente costante che, mantenuta in due conduttori rettilinei di lunghezza molto grande e sezione trascurabile, alla distanza di 1 metro, produce tra i conduttori una forza uguale a per ogni metro di lunghezza. Quindi Dove Henry H = Ohm * secondo.

La forza di lorentz Si parla di corrente elettrica quando le cariche si muovono in modo ordinato all’interno di un conduttore. Vediamo cosa accade ad una singola particella quando si muove in un campo magnetico uniforme. Le linee di campo sono parallele ed entranti nel piano. Si osserva sperimentalmente che la forza cui è soggetta la particella è data dalla LEGGE DI LORENTZ Angolo tra il vettore velocità e il vettore campo magnetico Quantità di carica Velocità della particella

Definizione di intensità del campo magnetico Attraverso la relazione della forza di Lorentz è possibile definire l’intensità del campo magnetico attraverso la formula inversa. L’unità di misura è il TESLA = N/(A*m) Esempio: tre particelle attraversano una regione di spazio in cui il campo magnetico è diretto verso l’esterno dello schermo. Stabilisci il segno di ciascuna carica.

Possibili moti di una particella immersa in un campo magnetico Moto rettilineo uniforme: Se il vettore velocità è parallelo alla direzione del campo magnetico la Forza di Lorentz è nulla. Moto circolare: Se la velocità è perpendicolare al campo magnetico, la forza di Lorentz, istante per istante e punto per punto, risulterà perpendicolare alla il vettore velocità e quindi anche allo spostamento. La forza pertanto Agisce in modo centripeto non compie lavoro quindi non provoca una variazione di energia cinetica. La velocità rimane in modulo costante Moto elicoidale: Se la velocità iniziale della particella forma un angolo con il campo magnetico, allora possiamo scomporre il vettore velocità nelle due componenti, quella parallela a B e quella ad esso perpendicolare. La componente parallela genererà un moto rettilineo uniforme, mentre quella perpendicolare un moto circolare uniforme. Combinando i due moti la particella seguirà un percorso ad elica. http://www.youtube.com/watch?v=-36bkOzmWa8