Il campo magnetico

Il campo
magnetico
La magnetite
La magnetite, ha la proprietà
di attirare oggetti di ferro.
La magnetite è un magnete
naturale.
La magnetizzazione
La sbarretta di ferro si è così magnetizzata ed è divenuta un
magnete artificiale o calamita.
Le sostanze ferromagnetiche
Si chiamano sostanze ferromagnetiche
i materiali che possono essere
magnetizzati.
Sono sostanze ferromagnetiche il ferro, l’acciaio, il nichel,
il cobalto e le loro leghe.
Polo nord e polo sud
Ogni magnete ha un polo
nord e un polo sud.
Poli magnetici dello stesso tipo
Poli magnetici di tipo diverso
Il campo magnetico
Ogni magnete genera
nello spazio che lo circonda
un campo magnetico.
Come il campo elettrico anche il campo magnetico è
descritto da un vettore che si indica con la lettera B
maiuscola.
B
Il campo magnetico terrestre
Nella zona del polo nord
magnetico, il magneteTerra ha un polo sud,
visto che attira i poli
nord di tutte le bussole.
In pratica…il nord
magnetico corrisponde
con il sud del magnete
terra.
Direzione e verso del campo magnetico
Per esplorare le proprietà di un campo magnetico utilizziamo il
magnete di prova, che è un piccolo ago magnetico.
La direzione del campo magnetico è data dalla retta che
unisce i poli nord e sud del magnete di prova.
Il verso va dal polo sud al polo nord del magnete di prova.
Le linee del campo magnetico (1)
Le linee del campo magnetico (2)
Le linee del campo magnetico
si disegnano seguendo queste regole:
• in ogni punto sono tangenti
alla direzione del campo magnetico;
• escono dai poli nord dei magneti
ed entrano nei poli sud;
• la loro densità è direttamente
proporzionale all’intensità del campo
magnetico.
I poli magnetici isolati non esistono
Non è possibile suddividere un magnete in modo da ottenere
un polo nord isolato o un polo sud isolato.
L’esperienza di Oersted
Un filo percorso
da corrente genera
un campo magnetico.
Il campo magnetico di un filo percorso da
corrente
L’esperienza di Faraday
Un filo percorso
da corrente, in un campo
magnetico, subisce
una forza.
La regola della mano destra
Forze tra correnti
Esiste una forza magnetica tra due fili percorsi da corrente:
ciascuno di essi genera un campo magnetico e subisce
la forza del campo creato dall’altro.
La legge di Ampère
La definizione dell’ampere
Una corrente ha intensità di 1 A se, circolando in due fili
rettilinei molto lunghi posti nel vuoto, che distano 1 m tra
di loro, provoca una forza di 2 x 10-7 N su ogni tratto di filo
lungo 1 m.
La definizione del 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.
Bastano cariche in movimento …
Per produrre o sentire l’effetto di un campo magnetico non è
necessario il filo conduttore: l’importante è che vi siano delle
cariche in movimento.
I “magneti microscopici”
All’interno degli atomi ci sono
correnti elementari dovute al
moto degli elettroni: ogni atomo
dunque si comporta come un
magnete microscopico che
genera un proprio campo
magnetico
In condizioni normali all’interno del ferro il campo magnetico totale
è nullo perché gli atomi sono orientati casualmente
Cosa succede invece in presenza di un campo
magnetico esterno?
La forza magnetica
Il valore del campo magnetico
Il valore della grandezza B
dipende solo dal campo
magnetico e dal punto in cui si
trova il filo di prova: per questo
la costante di proporzionalità B
viene identificata col valore del
campo magnetico.
Il tesla
Nel Sistema Internazionale l’unità di misura del campo
magnetico è detta tesla (T).
La forza su una corrente (1)
La forza su una corrente (2)
La forza su una corrente (3)
forza massima
forza nulla
La forza su una carica in moto
Se il moto della particella non è perpendicolare al campo magnetico, la forza
è più piccola: nella formula compare il valore del componente del campo
magnetico perpendicolare alla velocità.
La forza magnetica che agisce su un filo percorso da corrente si deve alla
somma delle forze magnetiche che agiscono sui singoli elettroni in moto nel
filo.
Se la carica è positiva …
Se la carica è negativa …
Il moto di una carica in un campo magnetico
Una carica puntiforme
che entra in un campo
magnetico in direzione
perpendicolare
alle sue linee di campo,
si muove di moto
circolare uniforme.
Il raggio della traiettoria
Il campo magnetico di un filo
Dimostrazione della formula
Il campo magnetico in un solenoide
All’interno di un solenoide il campo magnetico è uniforme.
Il trapano
Il motore elettrico
di un trapano usa
l’energia elettrica
per far ruotare la punta.
Il motore elettrico (1)
I motori elettrici usano la forza
magnetica esercitata su un
conduttore per compiere
lavoro.
Un motore elettrico è un dispositivo che trasforma energia
potenziale elettrica in energia meccanica.
Il motore elettrico (2)
La spira rettangolare si mette in rotazione perché soggetta a una
coppia di forze.
Il motore elettrico (3)
Cambiando il senso della corrente ogni mezzo giro,
la coppia di forze magnetiche mantiene la spira
in rotazione.
L’elettromagnete (1)
L’elettromagnete (2)
Quando si toglie corrente alla bobina, il nucleo di ferro si
smagnetizza e l’elettromagnete si spegne.
I magneti permanenti
I magneti permanenti
non tornano nella condizione
normale quando si toglie
corrente alla bobina
che li avvolge
e quindi non si possono
spegnere a comando.
Le tessere magnetiche sono rivestite di materiali di questo tipo
che conservano l’informazione registrata.