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
Quantità di
carica
Velocità della
particella
Angolo tra il vettore
velocità e il vettore
campo magnetico
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