Esperienza di Oersted
• Fino agli inizi del XIX secolo i fenomeni legati
all'elettricità ed al magnetismo furono considerati
indipendenti e di conseguenza studiati e analizzati
separatamente. Nel 1820 una esperienza storica segnò
la data di nascita dell'elettromagnetismo, una teoria
unificata che dimostra come i fenomeni elettrici e
magnetici siano indissolubilmente collegati.
• In questo anno Hans Cristian Oersted (1777 - 1851),
fisico e filosofo danese, scoprì che una corrente elettrica
che passa in un filo provocava una diversa orientazione
di un ago magnetico posto nelle vicinanze del filo.
L'anello di congiunzione era stato trovato: la corrente
elettrica interagiva con l'ago magnetico ed era quindi in
grado di creare un campo magnetico nello spazio
circostante, proprio come un magnete naturale.
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Apparato sperimentale
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Linee di campo magnetico B
intorno ad un filo percorso da
corrente
•
Un filo percorso da corrente genera un campo magnetico
•
Il campo magnetico intorno al filo percorso da corrente non è radiale, cioè
le linee non hanno origine dal filo, ma risultano essere circolari e
concentriche, così che in ogni punto la direzione del campo magnetico si
mantiene perpendicolare al filo.
•
Per rappresentarle c'è bisogno di tutte le 3 dimensioni spaziali.
•
Utilizzando aghi magnetici al posto della limatura di ferro e assegnando
come verso delle linee quella indicata dal polo nord dell'ago, si può vedere
che le linee di campo hanno un andamento antiorario se la corrente esce
dal piano, orario se la corrente entra nel piano.
•
Regola della mano destra: avvolgendo idealmente con la mano destra il filo
conduttore con il pollice nel verso della corrente, le altre dita danno il verso
delle linee di campo.
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Regola della mano destra
per individuare il verso delle linee di campo
magnetico generato da un filo rettilineo:
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ESPERIENZA DI FARADAY
Cosa succede, invece, se
facciamo scorrere una corrente elettrica in
un conduttore "immerso" in un campo
magnetico ?
Quando il tasto T viene premuto,
il circuito si chiude ed in esso passa
la corrente i .
A questo punto si osserva che
il tratto AB viene spostato in dentro o
in fuori (rispetto ai poli del magnete) a seconda
del verso di percorrenza della corrente elettri
ca che viene a scorrere in esso.
B
In questo caso i scorre da B verso A
Questo spostarsi del tratto di
conduttore AB dalla posizione
di equilibrio è dovuto all'instaurarsi di
una forza che viene ad agire sul tratto di
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conduttore in questione.
Forza tra due correnti parallele
Tra due conduttori paralleli percorsi da correnti si esercitano
delle forze che sono attrattive se le correnti hanno lo stesso verso
o repulsive se le correnti hanno versi opposti
μ0 ia ib

 L Legge di Ampere
Modulo della forza: F 
2π d
La costante μ0=4π×10-7N/A2 si chiama
permeabilità magnetica del vuoto
La corrente ia risente del
campo magnetico generato
dalla corrente ib e viceversa:
ogni corrente genera un
campo magnetico
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Definizione di ampere
L'equazione della forza tra due fili rettilinei percorsi da corrente è utilizzata per definire
l’unità di misura dell’intensità di corrente, chiamata ampere (A)
l’ampere, è definita come l’intensità di corrente costante che,
mantenuta in due conduttori rettilinei paralleli di lunghezza
molto grande, alla distanza di un metro l’uno dall’altro nel
vuoto, produce fra i conduttori una forza uguale a 2∙10^-7 N
su ogni tratto di filo lungo 1 m.
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Definizione di coulomb
Un coulomb è la carica che attraversa, in un
secondo,una sezione di un filo in cui è presente
una corrente di intensità pari a un ampere
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Intensità del campo magnetico
Consideriamo
un conduttore rettilineo di lunghezza l percorso
dalla corrente elettrica continua i e posizionato in
modo perpendicolare alle linee di forza di
un campo magnetico uniforme
il conduttore risente di una forza F
Cosa succede se si raddoppia o dimezza la corrente che circola nel conduttore ?
Si verifica sperimentalmente che l'intensità della forza raddoppia o si dimezza di
conseguenza.
Cosa succede se si raddoppia o dimezza la lunghezza del conduttore ?
Si verifica che l'intensità della forza raddoppia o si dimezza.
Questi fatti sperimentali sono di grande importanza e ci permettono di
scrivere la seguente formula :
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Unità di misura di B
L’unità di misura dell'intensità del campo magnetico è :
ovvero "newton su ampere metro".
Data l'importanza di tale unità di misura, essa è stata denominata tesla (T) in
onore del grande fisico e inventore croato Nikola Tesla (1856 - 1943).
Si ha quindi :
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Campo magnetico di un filo
Legge di Biot-Savarat
μ permeabilità magnetica del vuoto
I corrente che circola nel filo
d distanza del punto dal filo
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Campo magnetico di una spira
Per spira si intende un filo conduttore chiuso di forma circolare.
Si dimostra che in C il campo magnetico è dato da:
C
Il verso di B è entrante nel piano, se la corrente circola in verso orario;
è uscente se la corrente circola in verso antiorario
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Campo in un solenoide
Un solenoide è costituito da un filo conduttore avvolto ad elica
Quando il solenoide è percorso da una
corrente i, al suo interno si genera un
campo magnetico uniforme
Si dimostra che l’intensità del campo è data da:
dove N è il numero di spire
l è la lunghezza del solenoide
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Esercizi di vero o falso
• Ogni magnete crea intorno a sé un campo magnetico
• Poli magnetici di ugual segno si respingono e poli di
segno opposto si attirano
• I poli di un magnete si possono separare facilmente
• Le linee di campo magnetico sono sempre linee aperte
• La presenza di un campo magnetico si può evidenziare
con un piccolo ago magnetizzato
• Tra i due poli di una calamita a U si forma un campo
magnetico non uniforme
• Un filo rettilineo perpendicolare a questo foglio è
percorso da corrente uscente dal foglio: il verso delle
linee di campo magnetico è orario?
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