Elettricità e magnetismo - problemi svolti

Fisica elettricità e magnetismo

Problemi svolti

1) Annulla il campo

Il campo magnetico terrestre avvolge il nostro pianeta. Volendo creare una zona neutra, cioè senza alcun campo, si potrebbe utilizzare un solenoide. Considera un solenoide di 1 m (in modo che possa considerarsi «molto lungo» anche con il diametro di una decina di centimetri) con 1000 spire, in una regione in cui il campo magnetico terrestre vale 0,4 gauss.

• Quanta corrente deve attraversare il solenoide per avere un campo magnetico totale nullo?
• In quale verso?

2) Campi magnetici da Guiness

Nell’agosto 2011 è stato raggiunto il valore record di 97,4 T in un magnete pulsato non distruttivo. Nei sistemi pulsati, l’elettromagnete (un solenoide lungo 65,0 cm) è alimentato da un banco di condensatori in parallelo che viene caricato lentamente. Il banco di condensatori viene poi fatto scaricare di colpo collegandolo al solenoide, e si genera quindi un impulso di corrente di 150 kA della durata di qualche millisecondo che attraversa il solenoide.

• Quanto vale la forza per unità di lunghezza che agisce tra i cavi che portano la corrente al solenoide, se questi distano 20,0 cm?
• Quante spire ha il solenoide?

3) Magneti che si autodistruggono

Per raggiungere campi magnetici sempre più alti, si utilizzano magneti che durante l’impulso si autodistruggono a causa delle enormi forze in gioco; in questi casi la durata dell’impulso è ancora più breve, dell’ordine del microsecondo. Per esempio, presso la facility per esperimenti ad alti campi magnetici di Tolosa, tramite sistemi con bobina a singola spira si possono ottenere campi fino a 260 T con spire di 8,0 mm di diametro.

• Calcola la corrente che scorre nella spira.

Febbraio 2021

Annulla il campo

Il campo magnetico terrestre avvolge il nostro pianeta. Volendo creare una zona neutra, cioè senza alcun campo, si potrebbe utilizzare un solenoide. Considera un solenoide di 1 m (in modo che possa considerarsi «molto lungo» anche con il diametro di una decina di centimetri) con 1000 spire, in una regione in cui il campo magnetico terrestre vale 0,4 gauss.

• Quanta corrente deve attraversare il solenoide per avere un campo magnetico totale nullo?
• In quale verso?

Sulla superficie terrestre l’ago magnetico di una bussola si orienta in direzione nord-sud suggerisce che la Terra si comporta come un magnete. Il campo magnetico della Terra può essere immaginato come il campo di un immenso magnete disposto a un angolo di circa 10° dall’asse di rotazione terrestre. Il polo nord dell’ago della bussola...