Magnetismo

Il magnetismo

Fenomeno noto fin dall’antichità.

Il termine magnetismo deriva da Magnesia città

dell’Asia Minore dove si era notato che un

minerale, la magnetite, attirava a sé i corpi

ferrosi.

Magneti

Un magnete è un corpo che ha la proprietà di

attirare a sé alcune sostanze come il ferro,

l’acciaio, il nickel, il cobalto e le loro leghe. Tali

materiali vengono detti ferromagnetici.

Ogni magnete ha due regioni, dette polo nord e

polo sud, in cui la forza che esercita sui materiali

ferromagnetici è più intensa.

Non esistono monopoli magnetici

Dividendo un magnete in due parti uguali, si

otterranno due piccoli magneti entrambi con un

polo nord del polo sud. Non è possibile ottenere

una parte che abbia un solo polo.

Nell’interazione tra due magneti, poli omonimi si respingono e poli eteronimi si attraggono

La calamita

I materiali ferromagnetici quando vengono

messi in contatto con un magnete, ne

acquistano le proprietà, diventando loro stessi

magnetizzati. Così facendo si è creato magnete

artificiale comunemente detto calamita.

Magnete Terra

La Terra si comporta come un grande magnete

naturale con i poli magnetici vicini ai poli geografici.

Viene detto «polo nord» di un magnete, quello che

punta verso il nord geografico terrestre.

Analogamente, il «polo sud» di un magnete, sarà

quello che punta verso il sud geografico terrestre.

Nord magnetico e nord geografico

Visto che poli opposti si attraggono, se il polo

nord di un magnete viene attirato dal Polo Nord

geografico terrestre, quest’ultimo è in realtà il

polo sud del magnete Terra e viceversa per il

Polo Sud geografico terrestre che è in realtà il

polo nord del magnete Terra.

Il campo magnetico

Analogamente al caso della carica elettrica che

genera attorno sé un campo elettrico, un

magnete genera un campo magnetico.

Le linee del campo magnetico vengono rivelate

per mezzo di un piccolo magnete detto ago

magnetico capace di ruotare intorno ad un asse

passante per il suo baricentro.

Linee del campo magnetico

Caratteristiche del campo magnetico Il campo magnetico – induzione magnetica, è una

grandezza vettoriale indicata con , la cui unità di misura

nel S.I. è il tesla (T) ed ha le seguenti caratteristiche:

l’intensità varia con la distanza dal magnete;

la sua direzione è individuata da come si dispone un ago

magnetico detto esploratore;

il verso è quello che va da sud a nord dell’ago

magnetico.

B

Campo magnetico generato da corrente elettrica

Intorno alla 1820, il fisico danese Oersted

osservò che la corrente elettrica che scorreva

lungo un filo, modificava la direzione di un ago

magnetico posto delle sue vicinanze.

Concluse quindi che un filo percorso da corrente

genera un campo magnetico nello spazio

circostante. Successivamente, i fisici francesi

Jean-Baptiste Biot e Félix Savart, ricavarono la

formula per ottenere il campo magnetico

generato da un filo rettilineo di lunghezza

indefinita:

LEGGE DI BIOT-SAVART Dato un filo rettilineo di lunghezza indefinita,

attraversato da una corrente elettrica costante I,

il campo magnetico B, in un punto P, distante r

dal filo, sarà dato da:

dove μ0 viene detta permeabilità

magnetica del vuoto e il suo valore

nel SI è: 4

10 -7 N/A2.

0B=2

I

r

Le linee del campo magnetico prodotto da un filo

rettilineo percorso la corrente elettrica sono

concentriche al filo. La direzione

ed il verso del campo magnetico

sono date dalla seguente regola

della mano destra:

Linee del campo magnetico di un filo percorso da corrente elettrica

La direzione è data dalla retta tangente alla circonferenza di raggio r passante per P, giacente nel piano perpendicolare al filo e passante per P.

Per individuare il verso il campo magnetico occorre inizialmente porre il pollice della mano destra nel verso della corrente. Fatto ciò, le altre dita si avvolgono intorno al filo secondo il verso delle linee del campo.

Spira e solenoide

La spira è un filo conduttore chiuso di forma

circolare. Il campo magnetico B, di una spira di

raggio R, percorsa da una corrente elettrica I,

vale: , la sua direzione è lungo l’asse della

spira e il verso è dato dalla regola della mano

destra vista precedentemente.

0μB = 2

I

R

Un solenoide è filo conduttore avvolto in modo

cilindrico ed è formato da un numero N di spire

circolari affiancate l’una all’altra.

Consideriamo un solenoide il cui diametro sia

trascurabile rispetto alla sua lunghezza. Al passaggio

di una corrente elettrica I, all’interno del solenoide

si forma un campo magnetico uniforme mentre è

nullo all’esterno come evidenziato nelle figure

seguenti:

Il campo magnetico è dato da:

dove N rappresenta il numero di spire ed L è la

lunghezza del solenoide.

0 N IB

L