Lezione campo magnetico

Il campo magnetico

• Il campo magnetico prodotto da calamite• Il campo magnetico prodotto da correnti• La forza di Ampère• Il motore elettrico

In laboratorio: le calamite

• Le polarità di una calamita. • E' possibile separare due poli

• Magnetizzazione per contatto e per induzione.

• Visualizziamo il campo magnetico.

Linee di campoCampo magnetico generato da una calamita a barra

Linee di campoCampo magnetico generato da una calamita a U

Relazione tra corrente elettrica e campo magnetico

Esperimento di Oersted (1820)

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Esperimento di Ampère (1821)


Ancora Ampère

Due fili paralleli percorsi da corrente nella stessa direzione si attraggono, due fili paralleli percorsi da corrente in direzioni opposte si respingono.


• Questa interazione è di tipo elettrostatico o è una interazione nuova?

Queste attrazioni e repulsioni tra correnti elettriche sono fondamentalmente diverse dagli effetti che vengono prodotti dell'elettricità in quiete. In primo luogo essi cessano, come fanno le scomposizioni chimiche, non appena si rompe il circuito [cioè, egli deduce che l'effetto non è statico, ma dinamico]. Secondariamente, nelle attrazioni e repulsioni elettriche normali le cariche opposte si attraggono e cariche uguali si respingono; nelle attrazioni e repulsioni delle correnti elettriche noi abbiamo esattamente il contrario. È quando due fili conduttori sono posti parallelamente in modo che le estremità dello stesso segno siano vicine l'una all'altra che si ha l'attrazione, e vi è una repulsione quando le estremità dello stesso segno sono il più possibile lontane tra loro. In terzo luogo, nel caso si abbia attrazione, quando questa è sufficientemente intensa da portare il conduttore mobile a contatto con il conduttore fisso, essi rimangono uniti l'uno all' altro come due magneti e non si separano dopo un po', come accade quando due corpi conduttori, elettrificati in maniera opposta, arrivano a toccarsi.

(Ampère)

ConclusioneMagneti e correnti sono equivalenti,

cioè

la corrente elettrica genera un campo magnetico.


Campo magnetico generato da un filo rettilineo

La corrente elettrica genera campi magnetici

Filo rettilineo percorso da corrente: legge di Biot-Savart

µ0 è la permeabilità magnetica del vuoto e vale 4π 10-7 N/A2

Filo rettilineo percorso da corrente: legge di Biot-Savart

µ0 =4π 10-7 N/A2


Spira percorso da corrente:

al centro della spira di raggio R


Solenoide percorso da corrente:

all'interno di un solenoide di N spire e lungo l

Solenoide percorso da corrente:

Esempi di campo magnetico uniforme

A cosa possono servire campi magnetici fatti così?

In laboratorio: la bilancia elettromagnetica

Conclusioni:• F ÷ L• F ÷ i• F ÷ senα• F ÷ B

F = i L B senα

Forza di Ampère

Definizione di campo magnetico

Abbiamo

Forza tra due correnti

Poiché µ0 = 4π.10-7 N/A2 , si può valutare che con una corrente di 10 A in due conduttori paralleli distanti 1 cm, per ogni tratto di lunghezza di 10 cm la forza fra di essi è di (calcola)

2 . 10-5 N , uguale a circa 2 mg.

Forza tra due correnti

Dimostrazione della legge di Biot-Savart

Applicazione: il motore elettrico

Una spira percorsa da corrente, inserita in un campo magnetico uniforme, è sottoposta ad una coppia di forze che tendono a farla ruotare


Per mezzo giro la spira in figura ruota in senso orario, per l'altro mezzo giro ruota in senso antiorario.La spira oscilla attorno alla direzione indicata dalle linee di forza del campo magnetico.


Se vogliamo che ruoti in modo continuo, dobbiamo collegare gli estremi della spira a dei semianelli metallici detti collettori. Due contatti di grafite fissi, detti spazzole, strisciano su entrambi i collettori che ruotano con la spira.Questo è il principio del funzionamento del motore elettrico.

• VIDEO motore Faraday1.flv




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