Calcolo del Campo Magnetico e Scoperte di Oersted

Nel 1820, Oersted fece una scoperta rivoluzionaria: un filo percorso da corrente genera un campo magnetico circolare intorno a sé. Questa scoperta stabilì un collegamento fondamentale tra elettricità e magnetismo.

Highlight: La scoperta di Oersted dimostrò che elettricità e magnetismo sono collegati.

Il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente è caratterizzato dal vettore B, tangente alle linee di forza circolari. Il verso del campo magnetico segue la corrente elettrica, secondo la regola della vite con la mano destra.

Vocabulary: Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente - Fenomeno per cui un conduttore elettrico crea un campo magnetico circolare intorno a sé.

La regola della mano destra aiuta a determinare la relazione tra corrente, campo magnetico e forza agente sul filo:

• Le dita indicano il vettore B
• Il pollice indica il verso della corrente elettrica
• La forza sul filo esce dal palmo della mano

Example: Invertendo il verso della corrente, si inverte anche la posizione dell'ago magnetico nelle vicinanze.

Esperienza di Faraday e Calcolo della Forza Magnetica

L'esperienza di Faraday dimostra l'interazione tra un filo percorso da corrente e un campo magnetico esterno. Quando un filo conduttore è inserito in un campo magnetico, subisce una forza perpendicolare sia alla corrente che alle linee di forza del campo.

Definition: Legge di Biot-Savart - Formula che descrive il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente.

La forza magnetica agente sul filo è calcolabile con la formula:

F = B * i * l

Dove:

• F è la forza in Newton
• B è l'intensità del campo magnetico in Tesla
• i è l'intensità di corrente in Ampere
• l è la lunghezza del conduttore in metri

Highlight: Il Tesla $T$ è l'unità di misura del campo magnetico nel Sistema Internazionale.

Questa formula permette di calcolare l'intensità del campo magnetico B, conoscendo la forza, la corrente e la lunghezza del filo.

Calcolo del Campo Magnetico in Casi Particolari

Il documento analizza il calcolo del campo magnetico in due configurazioni specifiche:

1. Campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente: Le linee di forza sono circonferenze concentriche attorno al filo. L'intensità del campo magnetico B è data dalla legge di Biot-Savart: B = $K * i$ / d Dove K è una costante $2 * 10^-7 N/A²$, i è l'intensità di corrente e d è la distanza dal filo.

Formula: Campo magnetico di un filo percorso da corrente formula: B = $K * i$ / d

2. Campo magnetico generato da una spira circolare: Il campo magnetico è misurabile con un vettore perpendicolare al piano della spira. L'intensità del campo al centro della spira è data da: B = $K * π * i$ / r Dove r è il raggio della spira.

Example: Il campo magnetico generato da una spira è simile a quello di un filo rettilineo, ma con una geometria circolare reale anziché ideale.

Queste formule permettono di calcolare l'intensità del campo magnetico in situazioni pratiche, fondamentali per applicazioni industriali e tecnologiche.

Il Solenoide

Il solenoide è una configurazione di spire che, quando percorsa da corrente, si comporta come un magnete permanente.

Definition: Un solenoide è una bobina di filo conduttore avvolto a spirale.

Highlight: Il campo magnetico solenoide produce linee di forza simili a quelle di una barretta magnetica.

Example: Un solenoide sospeso si orienta come un ago magnetico rispetto al campo magnetico terrestre.

Campo Magnetico nella Materia

I materiali possono essere classificati in base alla loro risposta a un campo magnetico esterno.

Definition: Il campo magnetico induttore è il campo magnetico uniforme presente all'interno di un solenoide.

Vocabulary: Materiali magneticamente inerti - Materiali che non alterano il campo magnetico.

Example: Legno e ceramica sono esempi di materiali magneticamente inerti.

Permeabilità Magnetica Relativa

La permeabilità magnetica relativa è un parametro che caratterizza la risposta dei materiali ai campi magnetici.

Definition: La permeabilità magnetica relativa è il rapporto tra il campo magnetico nel materiale e quello nel vuoto.

Highlight: I materiali ferromagnetici hanno una permeabilità magnetica relativa molto elevata.

Example: Le sostanze diamagnetiche hanno una permeabilità magnetica leggermente inferiore a 1.

Teoria di Ampère

Ampère propose nel 1830 una teoria microscopica del magnetismo basata sulle microcorrenti elettriche nella materia.

Definition: Le microcorrenti sono correnti elettriche microscopiche presenti nella materia.

Highlight: I campi magnetici generati dalle microcorrenti si possono annullare a vicenda.

Example: L'orientamento delle microcorrenti determina le proprietà magnetiche dei materiali.

Forza di Lorentz

La forza di Lorentz descrive l'interazione tra particelle cariche in movimento e campi magnetici.

Definition: La forza di Lorentz è la forza esercitata da un campo magnetico su una carica in movimento.

Highlight: Questa forza spiega il comportamento microscopico delle cariche in un conduttore.

Example: La forza di Lorentz può confinare particelle cariche in traiettorie circolari.

Il Magnetismo: Origini e Concetti Fondamentali

Il magnetismo è un fenomeno naturale scoperto nel V-VI secolo a.C. grazie all'osservazione della magnetite, un minerale di origine vulcanica. Questo fenomeno si manifesta attraverso forze di attrazione o repulsione tra materiali magnetici, creando un campo che agisce a distanza.

Highlight: La magnetite è il minerale che ha portato alla scoperta del magnetismo.

Lo studio del magnetismo è stato complesso, con la prima analisi quantitativa effettuata da Gilbert nel 1600. Gilbert scoprì che il ferro, se avvicinato alla magnetite, acquisisce proprietà magnetiche temporanee.

Vocabulary: Magnetite proprietà magiche - La capacità della magnetite di magnetizzare temporaneamente altri materiali.

Le barrette magnetiche presentano due polarità, denominate polo nord e polo sud. A differenza del campo elettrico, in natura non esiste il monopolo magnetico.

Definition: Campo magnetico - Una regione dello spazio in cui si manifestano forze magnetiche, rappresentabile attraverso linee di forza.

Il campo magnetico di una barretta può essere visualizzato utilizzando limatura di ferro, che si dispone lungo le linee di forza del campo. La Terra stessa si comporta come un enorme magnete, permettendo il funzionamento della bussola.

Example: La bussola contiene un ago magnetico che si orienta verso il nord geografico, indicando in realtà il sud magnetico terrestre.