CAMPO MAGNETICO

Hans Christian Oersted1777-1851

CAMPO MAGNETICO

Nel 1820 Oersted scoprì casualmente che nelle vicinanze di un filo percorso da corrente l’ago di una bussola si orienta perpendicolarmente al filo stesso

CAMPO MAGNETICO

Faraday, dopo aver ripetuto questo esperimento, scoprì che un filo percorso da corrente, oltre a influenzare un ago magnetizzato, può a sua volta essere influenzato da una calamita

CAMPO MAGNETICO

Ampère ipotizzò che tutti i fenomeni magnetici fossero dovuti a correnti elettriche: il magnetismo naturale delle calamite poteva essere spiegato da correnti microscopiche circolanti in essi

VETTORECAMPO MAGNETICO

Il vettore campo magnetico è indicato con la lettera B.Esso può essere rappresentato con le linee di forza, grossolanamente indicate dalla limatura di ferro.La sua definizione matematica è piuttosto complessa

CAMPO MAGNETICO: DIREZIONE

La direzione del vettore campo magnetico è quella indicata da un ago magnetico libero di orientarsi sotto l’azione del campo magnetico stesso

CAMPO MAGNETICO: VERSO

Il verso del campo magnetico è quello indicato dal polo nord dell’ago magnetico

NORD

B

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

Il vettore campo magnetico è definito tramite la forza che esso esercita su un “filo rettilineo indefinito”, ovvero un filo molto lungo e sottile in cui circola una data corrente di intensità nota

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

La forza magnetica agente su un filo posto perpendicolarmente al vettore campo magnetico e’ direttamente proporzionale:• alla lunghezza L del filo• all’intensità di corrente in esso circolantei

B

F

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

L’intensità del campo magnetico è, per definizione, il rapporto tra la forza agente sul filo e il prodotto di lunghezza per intensità di corrente

i

B

F

Li

FB

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

Se un filo è lungo un metro, vi circola una corrente di un ampère, e risulta soggetto ad una forza di un newton, allora il campo magnetico in cui è immerso ha intensità un tesla

i

B

F

mA

NTtesla

11

1)(1

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

Nikola Tesla (1856-1943)

CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’

Il campo magnetico terrestre va da 0,02 a 0,07 mT

FORZA MAGNETICA

Dalla definizione di campo magnetico deriva la formula della forza magnetica, almeno nel caso di campo e corrente perpendicolari

i

B

F

LBiF

FORZA MAGNETICA

Il vettore forza è sempre perpendicolare al piano formato dal campo magnetico e dalla corrente, e il verso è dato dalla regola della mano destra:• pollice come i• indice come B• medio come F

i

B

F

FORZA MAGNETICA

Se campo e corrente non sono perpendicolari la formula della forza diventa

i

B

F

senLBiF α

FILO RETTILINEO

Jean-Baptiste Biot (1774-1882)

Felix Savart (1791-1841)

FILO RETTILINEO

Le linee di forza del campo magnetico generato da un filo rettilineo indefinito sono anelli concentrici al filo che giacciono su piani perpendicolari al filo stesso.

LEGGE DI BIOT-SAVART

L’intensità del campo magnetico è direttamente proporzionale all’intensità della corrente circolante nel filo e inversamente proporzionale alla distanza (legge di Biot-Savart). In formule:

r

iB o

2

LEGGE DI BIOT-SAVART

La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:

27 /104 ANo

LEGGE DI BIOT-SAVART

La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:

27 /104 ANo

LEGGE DI BIOT-SAVART

Questo valore non è naturale ma dipende dalla definizione di Ampère: infatti, combinando la legge di Biot-Savart con la formula della forza magnetica si ottiene:

E, se i1=i2=1A, L=1m, R=1m, si ottiene F=10-7N, secondo la definizione di ampère

Lr

iiF o 21

2

LEGGE DI BIOT-SAVART

La legge di Biot-Savart è, nel magnetismo, l’analogo della legge di Coulomb, ovvero permette di calcolare il valore del campo in una situazione elementare

Filo rettilineo indefinito carica puntiforme

r

iB o

2

22

1

r

QE

o

ELETTRICITA’ E MAGNETISMO

In entrambe notiamo la stessa struttura

“sorgente” del campo

distanza

costante universale

r

iB o

2

22

1

r

QE

o

Allo stesso modo possiamo paragonare le due definizioni di campo elettrico e magnetico, entrambe ricavate dall’espressione della forza prodotta dai due campi

Campo elettrico campo magnetico

senLBiF EqF

ELETTRICITA’ E MAGNETISMO

Queste leggi rivelano una profonda analogia tra fenomeni elettrici e magnetici.Infatti, ricordando che la corrente elettrica non è altro che un moto di cariche, notiamo che entrambi i campi si accoppiano con la materia tramite la stessa proprietà, cioè la carica elettrica, anche se nel caso del campo magnetico le cariche devono essere in movimento

ELETTRICITA’ E MAGNETISMO

E ha origine da cariche elettriche

B ha origine da correnti elettriche

E agisce su cariche elettriche

B agisce su correnti elettriche

ELETTRICITA’ E MAGNETISMO

r

iB o

2

22

1

r

QE

o

senLBiF

EqF

Esiste però un altro legame tra elettricità, magnetismo e luce:

Questo legame verrà spiegato dalla teoria di Maxwell

ELETTRICITA’ E MAGNETISMO

csmoo

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