campo magnetico hans christian oersted 1777-1851
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CAMPO MAGNETICO
Hans Christian Oersted1777-1851
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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
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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
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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
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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
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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
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CAMPO MAGNETICO: VERSO
Il verso del campo magnetico è quello indicato dal polo nord dell’ago magnetico
NORD
B
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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
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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
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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
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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
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CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’
Nikola Tesla (1856-1943)
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CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’
Il campo magnetico terrestre va da 0,02 a 0,07 mT
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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
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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
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FORZA MAGNETICA
Se campo e corrente non sono perpendicolari la formula della forza diventa
i
B
F
senLBiF α
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FILO RETTILINEO
Jean-Baptiste Biot (1774-1882)
Felix Savart (1791-1841)
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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.
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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
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LEGGE DI BIOT-SAVART
La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:
27 /104 ANo
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LEGGE DI BIOT-SAVART
La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:
27 /104 ANo
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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
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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
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ELETTRICITA’ E MAGNETISMO
In entrambe notiamo la stessa struttura
“sorgente” del campo
distanza
costante universale
r
iB o
2
22
1
r
QE
o
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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
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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
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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
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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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