Concetti Chiave
- Oersted demonstrated the connection between electricity and magnetism in 1820 by showing that a current-carrying wire affects a nearby magnetic needle, with the field oriented orthogonally to the wire.
- Faraday discovered that a wire carrying current in a magnetic field experiences a force, which changes direction based on the current flow and magnetic field orientation.
- Ampere expanded on Oersted and Faraday's work, showing that parallel wires with currents in the same direction attract each other, while those with opposite currents repel.
- Both Oersted's and Ampere's experiments highlight that current-carrying wires create circular magnetic fields, affecting nearby objects and other wires.
- The forces between wires are determined by the currents and their distance, with the force being equal and opposite between any two interacting wires.
Esperimenti:
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.
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.
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.
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 stata la scoperta principale di Oersted nel 1820?
- Come si comporta un ago magnetico quando si inverte la direzione della corrente in un circuito?
- Qual è la scoperta fondamentale di Faraday riguardo a un filo percorso da corrente in un campo magnetico?
- Cosa dimostra Ampère riguardo alla forza magnetica tra due fili percorsi da corrente?
- Come si calcola l'intensità della forza magnetica tra due fili percorsi da corrente secondo Ampère?
Oersted ha dimostrato la correlazione tra fenomeni elettrici e magnetici, mostrando che la corrente elettrica genera un campo magnetico ortogonale al filo conduttore.
Quando si inverte la direzione della corrente, l'ago magnetico si orienta in modo opposto, con il sud entrante e il nord uscente.
Faraday ha scoperto che un filo percorso da corrente in un campo magnetico subisce una forza, la cui direzione dipende dal verso della corrente e dalla direzione del campo magnetico.
Ampère dimostra che due fili rettilinei e paralleli si attraggono se attraversati da correnti con lo stesso verso e si respingono se le correnti hanno verso opposto.
L'intensità della forza magnetica tra due fili è data dalla formula F1-2 = k i1 i2 l / r, dove i1 e i2 sono le intensità di corrente nei fili, l è la lunghezza del filo e r è la distanza tra i fili.
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