Il Magnetismo

In natura esistono dei materiali, detti magneti, che hanno la capacità di attrarre pezzetti di ferro (ed anche pezzetti di altro metallo come il nichel, il cobalto, cromo oltre che composti e leghe dei suddetti metalli). Già dal seicento a.C. era nota l’esistenza di un minerale di ferro capace di attrarre a sé dei pezzettini di ferro. Oggi sappiamo che questo minerale è ossido di ferro Fe3O4 detto magnetite. Dato un magnete indichiamo con N ed S i suoi due estremi. Analogamente a quanto accade per le cariche elettriche si verifica che accostando le estremità di due magneti questi si attraggono o si respingono; si respingono se i poli sono dello stesso segno e si attraggono se hanno poli opposti. La differenza fondamentale dei magneti rispetto alle cariche elettriche consiste nel fatto che, mentre è possibile isolare una

esperienza della calamita spezzata carica elettrica positiva o negativa, ciò non è possibile con i magneti. Se infatti prendiamo un magnete e lo spezziamo in due parti, vediamo che ciascuna delle due parti costituisce un nuovo magnete completo, in quanto nelle nuove facce creatasi si generano poli di nome opposto a quelli preesistenti N S esperienza della calamita spezzata

In analogia al campo elettrico, anche nel caso del campo magnetico, vediamo che la zona intorno ad un magnete è sede di un campo magnetico. Questo può essere visualizzato, attraverso della limatura di ferro, mediante delle linee di forza. Le linee si richiudono sempre su se stesse; dato che non è possibile avere un polo isolato, non è possibile avere sorgenti

sorgenti o “pozzi” di linee di forza come nel campo elettrico. L’analogo del vettore E è il vettore B così definito: è sempre tangente alle linee di forza e di verso dato dal verso in cui punterebbe il nord un ago magnetico, Per il modulo bisogna vedere caso per caso. FORZA di LORENTZ Consideriamo una carica q positiva lanciata con velocità v in un campo magnetico; essa è sottoposta ad una forza F q

Il modulo è: è l’angolo formato da e La direzione di F è perpendicolare sia a che a Unità di misura e dimensioni fisiche di B Tesla

Per determinare il verso di F si può ricorrere alla regola della mano destra: Si dispone il pollice nel verso della velocità della carica (supposta positiva), le dita nel verso di B; il verso di F è perpendicolare al palmo della mano e uscente da esso. Nel caso di carica negativa occorre orientare il pollice in verso opposto a v.

Se sono presenti sia un campo magnetico che un campo elettrico, la forza agente sulla carica è quella risultante:

Legge di Biot - Savart Campo magnetico prodotto da un lungo (infinito) filo rettilineo percorso da corrente elettrica. i d Un filo rettilineo percorso da corrente elettrica determina un campo magnetico le cui linee sono concentriche al filo. d è la distanza del punto dal filo è la permeabilità magnetica del mezzo

Nel vuoto i d La direzione di B in un punto è tangente alla traiettoria. Il verso si trova con la regola della mano destra: si dispone il pollice nel verso di i; le dita piegate danno il verso di B.

il filo è sottoposto ad una forza data da Azione di un campo magnetico su un filo percorso da corrente elettrica. Dato un filo percorso da una corrente I, se si immerge il filo in un campo magnetico il filo è sottoposto ad una forza data da i  l è un vettore parallelo al filo, di modulo pari alla lunghezza del filo e verso uguale a quello della corrente. La direzione di F è perpendicolare al palmo della mano destra e il verso è entrante

Se il filo è perpendicolare a B

La (1) si applica solo al centro della spira. Campo magnetico al centro di una spira conduttrice circolare percorsa da corrente elettrica Data una spira circolare di raggio r percorsa da corrente elettrica I, l’intensità del campo magnetico è: i r B è entrante La (1) si applica solo al centro della spira. La direzione di B è perpendicolare al piano della spira in corrispondenza del suo centro. Il verso è dato dal pollice della mano destra quando le dita sono piegate come la corrente.

Campo magnetico all’interno di un solenoide percorso da corrente

Il solenoide è un filo elettrico costituito da spire uguali, ravvicinate e parallele fra loro; è composto da N spire N è il numero di spire l è la lunghezza del solenoide Il vettore B è dato da:

La direzione di B è tangente alle linee d’induzione La direzione di B è tangente alle linee d’induzione. Il verso si trova con la regola della mano destra. Si pone la mano destra sul solenoide in modo che la corrente circoli dal polso alle dita; il pollice indica il verso del campo. Se si pone n è detta densità lineare e rappresenta il numero di spire per unità di lunghezza La (2) diventa