Concetti Chiave
- Oersted nel 1820 dimostra la correlazione tra elettricità e magnetismo, evidenziando che una corrente genera un campo magnetico che influenza un ago magnetico.
- Faraday scopre che un filo percorso da corrente in un campo magnetico subisce una forza, muovendosi in direzione opposta a seconda del verso della corrente.
- La relazione tra corrente, campo elettrico e forza è ortogonale, e la forza subita da un filo in un campo magnetico è descritta dalla formula F = ilBsenθ.
- Ampère dimostra che due fili paralleli si attraggono se percorsi dalla stessa corrente e si respingono se le correnti sono opposte, evidenziando l'esistenza di una forza magnetica reciproca.
- La forza tra due fili percorsi da corrente è calcolata con la formula F1-2 = k(i1i2l/r), dove k è una costante e i1 e i2 sono le intensità delle correnti.
Esperimenti:
Che cos'è l'Esperimento di Oersted?
Oersted: danese che nel 1820 compie un esperimento e dimostra la correlazione tra fenomeni elettrici e magnetici (corrente- magnete)
Egli utilizza due supporti metallici sui quali fissa un filo conduttore e orienta i supporti in direzione nord e sud. Sotto il filo dispone un ago magnetico e lo collega con altri conduttori e ad un generatore. (La corrente va da + a -).
Il campo si dispone in direzione ortogonale al filo. L'ago magnetico ruota e si hanno sud uscente e nord entrante. Se inverto i morsetti dei cavi collegati al generatore l'ago magnetico si orienta in modo che il sud sia entrante e il nord uscente.
Egli scopre quindi che la forza che agisce tra campo elettrico e campo magnetico non è sulla congiungente ed essa non è ne attrattiva ne repulsiva. Le linee di campo generate da un filo percorso da corrente sono delle circonferenze concentriche. Per la regola della mano destra se la corrente va verso l'alto → verso antiorario, se va verso il basso → verso orario.
All'interno di un solenoide c'é un campo magnetico elettrico uniforme. L'intensità del campo magnetico percorso da corrente è → B= K i/r. Quindi l'intensità è direttamente proporzionale all'intensità di corrente che passa nel filo e inversamente proporzionale alla distanza del filo dal campo magnetico.
Scoperte di Faraday
Faraday: Faraday scopre che un filo percorso da corrente, in un campo magnetico, subisce una forza.
Egli considera un magnete a ferro di cavallo, che genera un campo magnetico uniforme e pone un filo in mezzo al ferro, in direzione perpendicolare alle linee di campo. Il filo è attaccato a due supporti metallici che verranno chiamati “supporto di destra” e “supporto di sinistra”. Se esso non è percorso da corrente resta fermo, se viene collegato ad un generatore a seconda del verso della corrente il filo si sposta:
Il filo va verso l'interno (forza entrante): La corrente va dal supporto destro a quello sinistro e il campo da nord a sud.
Il filo va verso l'esterno (forza uscente): La corrente va dal supporto sinistro al destro e il campo da sud a nord.
Campo elettrico, corrente e forza sono ortogonali tra di loro.
F α l (lungh. Filo) F α B (campo magnetico) F α i (int. Di corrente) F α θ
Scopre che F= il x B (prodotto vettoriale) / F=ilBsenθ (per il prodotto vettoriale uso x, per uno scalare uso il puntino)
La direzione è perpendicolare al piano formato dai due vettori (ortogonale). Il verso è sempre uscente dal palmo.
Contributo di Ampere
Ampere: Dopo gli esperimenti di Oersted e Faraday Ampère sa che la corrente genera un campo magnetico e subisce una forza magnetica e quindi dimostra l'esistenza di una forza magnetica tra due fili percorsi da corrente: ciascuno genera un campo magnetico e subisce la forza di quello dell'altro filo.
Egli verifica che due fili rettilinei e paralleli si attraggono se sono attraversati da correnti con lo stesso verso e che due fili attraversati da correnti di segno opposto di respingono.
Le correnti producono un campo magnetico con linee di forza circolari.
La corrente va in alto ed è in senso antiorario il campo magnetico si attorciglia attorno al filo 1. La forza a cui è sottoposto il filo 2 è la forza generata dal filo 1 sul filo 2.
F1-2= i2lB1sen90° → i2lB1
Detrrminare l'intensità di forza: B1= k i1/r lo sostituisco a B1 F1-2= i2lB1sen90° → i2lB1
che diventa F1-2= k i1 i2l/ r
Il filo 2 percorso da corrente genera un campo magnetico in senso antiorario, il campo esce e la forza entra nel palmo.
F2-1= i1lB2 → B2= ki2/ r quindi F2-1= i1lB2 ki1i2l/ r
Deduco quindi che le due forze sono uguali e contrarie.
Domande da interrogazione
- Qual è la scoperta principale di Oersted riguardo alla relazione tra elettricità e magnetismo?
- Come si comporta un filo percorso da corrente in un campo magnetico secondo le scoperte di Faraday?
- Qual è la legge fondamentale che descrive la forza su un filo percorso da corrente in un campo magnetico?
- Cosa dimostra Ampère riguardo all'interazione tra due fili percorsi da corrente?
- Come si calcola l'intensità della forza tra due fili percorsi da corrente secondo Ampère?
Oersted dimostra nel 1820 che esiste una correlazione tra fenomeni elettrici e magnetici, evidenziando che un filo conduttore percorso da corrente genera un campo magnetico, come dimostrato con l'ago magnetico che ruota in presenza di corrente.
Faraday scopre che un filo percorso da corrente subisce una forza in un campo magnetico. La direzione della forza dipende dal verso della corrente e dal campo magnetico, risultando sempre ortogonale a entrambi.
La forza che agisce su un filo percorso da corrente in un campo magnetico è descritta dalla formula F = ilBsenθ, dove F è la forza, i è l'intensità di corrente, l è la lunghezza del filo e B è l'intensità del campo magnetico.
Ampère dimostra che due fili rettilinei e paralleli si attraggono se le correnti hanno lo stesso verso e si respingono se le correnti hanno verso opposto, evidenziando l'esistenza di una forza magnetica tra di essi.
L'intensità della forza tra due fili percorsi da corrente è calcolata con la formula F1-2 = k (i1 i2 l) / r, dove k è una costante, i1 e i2 sono le intensità di corrente, l è la lunghezza dei fili e r è la distanza tra di essi.
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