campo magnetico hans christian oersted 1777-1851
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CAMPO MAGNETICO
Hans Christian Oersted1777-1851
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
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
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
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
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
CAMPO MAGNETICO: VERSO
Il verso del campo magnetico è quello indicato dal polo nord dell’ago magnetico
NORD
B
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
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
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
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
CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’
Nikola Tesla (1856-1943)
CAMPO MAGNETICO: INTENSITA’
Il campo magnetico terrestre va da 0,02 a 0,07 mT
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
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
FORZA MAGNETICA
Se campo e corrente non sono perpendicolari la formula della forza diventa
i
B
F
senLBiF α
FILO RETTILINEO
Jean-Baptiste Biot (1774-1882)
Felix Savart (1791-1841)
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.
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
LEGGE DI BIOT-SAVART
La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:
27 /104 ANo
LEGGE DI BIOT-SAVART
La costante μo si chiama permeabilità magnetica del vuoto e il suo valore è:
27 /104 ANo
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
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
ELETTRICITA’ E MAGNETISMO
In entrambe notiamo la stessa struttura
“sorgente” del campo
distanza
costante universale
r
iB o
2
22
1
r
QE
o
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
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
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
Esiste però un altro legame tra elettricità, magnetismo e luce:
Questo legame verrà spiegato dalla teoria di Maxwell
ELETTRICITA’ E MAGNETISMO
csmoo
/10998,21 8