Magnetismo - FORZA ELETTROMAGNETICA

ESPERIMENTO DI OERSTED 1820 = dimostra le interazioni tra elettricità e magnetismo ponendo un ago magnetico, nelle vicinanze di un filo percorso da corrente, subisce l'azione di una forza che comportava una deviazione finale. Si dimostra dunque per la prima volta che cariche in movimento (corrente elettrica) generano un campo magnetico e infatti l'unificazione di elettricità e magnetismo portano alla nascita dell'elettromagnetismo.

FORZA DEL CAMPO MAGNETICO = una carica q che entra a velocità costante in un campo magnetico uniforme perpendicolare a v , subisce una F (centripeta cioè verso l'interno) che la fa ruotare in una traiettoria curva. La forza che si origina è dovuta all'interazione tra la carica elettrica in movimento e il campo magnetico. La FORZA che devia la particella carica è direttamente proporzionale a :

CARICA

VELOCITà di q

INTENSITà del campo magnetico (vettore induzione campo magnetico B)

SE v è perpendicolare a B si ha F= q V B ovvero B = F/qV . l'unità di misura è T (tesla) ovvero (N newton x S secondi)/ (C coulomb x m metri)

Se V è parallela a B la carica non è soggetta a forze per cui F=0

Se V è inclinata ( ) rispetto a B la F = q V B sen ed espressa in vettori risulta F = q V (vettore) B .

Essendo q un numero la F risultante è diretta verso l'interno se q è positiva , verso l'esterno se q è negativa . L'intensità della F rimane la stessa poiché è prodotto vettoriale ed è sempre una forza centripeta con V tangente ad essa.

REGOLA DELLA MANO DESTRA = per ricavare verso e direzione di F si punta il pollice della mano destra in direzione della velocità, l'indice in direzione del vettore campo magnetico, il dito medio disposto perpendicolarmente al piano in relazione agli altri due (dalla parte del palmo) indica queste informazioni.

CAMPO MAGNETICO ATTORNO AD UN FILO PERCORSO DA CORRENTE

Sapendo che un corpo attraversato da corrente elettrica genera un campo magnetico, nel caso di un filo attraversato da corrente elettrica le linee del campo magnetico si dispongono attorno al filo come circonferenze concentriche . La direzione delle linee di forza del campo è data dalla regola della mano destra ovvero si punta il pollice verso la corrente, l'indice verso la velocità e la direzione di chiusura della mano indica la direzione di B . L'intensità del campo B ad una distanza d (ricordando che all'aumentare della distanza diminuisce l'intensità del campo magnetico) è data dalla formula :

B = µ₀ (permeabilità magnetica del vuoto) i (intensità / 2 πd )

µ_{0 =} 4 π 10 ^-7 T (tesla) x m (metri) / A (amper)

Dunque l'intensità del campo dipende dalla distanza (inversamente proporzionale) e dall'intensità (che è direttamente proporzionale)

CAMPO MANGETICO AL CENTRO DI UNA SPIRA CONDUTTRICE CIRCOLARE

La direzione è sempre data dalla regola della mano destra e le linee di campo si dispongono dal centro come linee concave verso l'interno fino a diventare circonferenze agli estremi della spira. Il campo magnetico al centro è dato dall'equazione :

B = µ₀ i / 2 r (raggio della spira)

CAMPO MAGNETICO ALL'INTERNO DEL SOLLENOIDE (filo avvolto in forma elicoidale)

Se il raggio delle spire è più piccolo della lunghezza complessiva del solenoide B risulta uniforme e parallelo all'asse del solenoide stesso. L'intensità è data da :

B = µ₀ x i x N (numeo di spire) / l (lunghezza )

Dove N / l  = n cioè densità di spire per unità di lunghezza

FLUSSO DEL CAMPO MAGNETICO

Ricordando che le linee di campo sono linee chiuse, il flusso del campo magnetico è dato dall'equazione = B x S x cos (angolo compreso)

TEOREMA DI GAUSS

Nel caso di un magnete posto in una superficie chiusa il flusso del campo è pari a 0 poiché le linee di campo sono chiuse quindi tante ne entrano dal polo sud e tante ne escono dal polo nord. Questo si verifica anche se il magnete non è interamente racchiuso nella superficie poiché un magnete presenta sempre due poli opposti pertanto le linee di campo saranno sempre chiuse.  L'unità di misura del flusso è il WEBER Wb ovvero T(tesla) x m².

CIRCUITAZIONE DEL CAMPO MAGNETICO espressa attraverso il teorema di Ampere : la circuitazione del campo magnetico è data dal prodotto della permeabilità magnetica per la somma delle correnti che attraversano la superficie chiusa. Poiché il campo magnetico è dotato di linee chiuse in cui la circuitazione non è pari a zero si può affermare che il campo magnetico non è un campo conservativo.