Campo magnetico creato da una corrente

Le correnti elettriche generano campi magnetici che si sommano al campo magnetico terrestre. L'intensità del campo magnetico B creato da una corrente è data dalla formula:

B = KI/r

Dove K è una costante $2·10^-7 N/A²$, I è l'intensità di corrente e r la distanza dal filo.

Formula: B = μ₀I / (2πr) per il campo magnetico attorno a un filo rettilineo infinito.

Le linee del campo magnetico attorno a un filo conduttore sono circonferenze concentriche disposte su piani perpendicolari al filo.

Esempio: La regola della mano destra aiuta a determinare il verso del campo magnetico: con il pollice rivolto nel verso della corrente, le dita piegate indicano il verso del campo.

Il campo magnetico esercita una forza su un conduttore percorso da corrente elettrica. Un solenoide, ovvero una successione di spire attraversate dalla stessa corrente, genera un campo magnetico più intenso al suo interno.

Highlight: L'intensità del campo magnetico di un solenoide è data da B = μnI, dove n è il numero di spire per unità di lunghezza.

La forza di Lorentz agisce su una carica in movimento all'interno di un campo magnetico. La sua formula è F = qv × B, dove q è la carica, v la velocità e B il campo magnetico.

Campo magnetico nel mezzo

Il campo magnetico all'interno di una bobina può essere influenzato dalla presenza di diverse sostanze:

• Ferromagnetiche: aumentano notevolmente il campo (es. ferro)
• Paramagnetiche: aumentano leggermente il campo (es. alluminio)
• Diamagnetiche: diminuiscono leggermente il campo (es. rame)

Definizione: La permeabilità magnetica relativa (μr) è il rapporto tra il campo magnetico nel mezzo e quello nel vuoto: μr = B / B₀

La permeabilità magnetica nel vuoto (μ₀) è una costante fondamentale:

μ₀ = 4π · 10^-7 N/A²

Tabella: Permeabilità magnetica relativa di alcuni materiali:

• Ferro: μr > 5000
• Alluminio: μr ≈ 1,00002
• Rame: μr < 1

I materiali ferromagnetici, come il ferro, possono diventare magneti permanenti quando esposti a un campo magnetico. Questo fenomeno è alla base del funzionamento di molti dispositivi elettromagnetici.

Highlight: Più campi magnetici si sommano vettorialmente, influenzando la distribuzione complessiva delle linee di forza.

Forza magnetica e forza di Lorentz

La forza di Lorentz è la forza esercitata su una carica elettrica in movimento quando si immerge in un campo magnetico. La sua formula generale è:

F = q$E + v × B$

Dove q è la carica, E il campo elettrico, v la velocità della carica e B il campo magnetico.

Formula: F = qvB sin θ, dove θ è l'angolo tra v e B.

Questa forza è responsabile del moto di una carica in un campo magnetico uniforme, che può seguire una traiettoria circolare o elicoidale a seconda dell'angolo tra la velocità e il campo.

Esempio: Una particella carica che entra perpendicolarmente in un campo magnetico uniforme segue una traiettoria circolare con raggio r = mv / (qB).

La forza di Lorentz è alla base di molti fenomeni e applicazioni, come il funzionamento dei motori elettrici e degli acceleratori di particelle.

Highlight: La forza di Lorentz generalizzata F = q$E + v × B$ descrive l'interazione di una carica con un campo elettromagnetico, combinando gli effetti dei campi elettrici e magnetici.

Il moto elicoidale in campo magnetico si verifica quando una particella carica entra in un campo magnetico con una componente di velocità parallela al campo. Questo moto combina una rotazione attorno alle linee di campo con una traslazione lungo di esse.

Introduzione al magnetismo

Il magnetismo è un fenomeno fisico fondamentale, il cui nome deriva da Magnesia, città dove veniva estratta la magnetite. Esistono magneti naturali come la magnetite e magneti artificiali creati per contatto prolungato con essa.

Definizione: I magneti sono caratterizzati da un polo nord e un polo sud. Se divisi, generano due magneti più piccoli con le stesse proprietà.

Il campo magnetico è una grandezza vettoriale rappresentata dal vettore B. Un magnete perturba lo spazio circostante, creando linee di campo visibili con la limatura di ferro.

Highlight: Le linee di forza del campo magnetico escono dal polo nord ed entrano nel polo sud, seguendo la convenzione di Faraday.

L'intensità del campo magnetico è maggiore dove le linee di campo sono più dense e diminuisce allontanandosi dal magnete. La direzione del campo magnetico coincide con l'asse dell'ago magnetico di una bussola.

Esempio: Un campo magnetico uniforme ha la stessa intensità, direzione e verso in ogni punto, con linee parallele ed equidistanti.

La permeabilità magnetica nel vuoto è una costante fondamentale che influenza l'intensità del campo magnetico. La formula del campo magnetico è B = μnI, dove μ è la permeabilità magnetica, n il numero di spire per unità di lunghezza e I la corrente.