Concetti Chiave
- Il campo magnetico è generato dal movimento delle cariche elettriche e presenta linee di forza chiuse, a differenza dei campi elettrici che sono aperti.
- La magnetite è un minerale che presenta proprietà magnetiche, attirando oggetti di ferro e rappresentando un esempio di magnete naturale.
- I poli magnetici di un magnete non possono essere separati; se un magnete viene spezzato, si ottengono due nuovi magneti con i propri poli.
- Il fenomeno dell'effetto elettromagnetico dimostra che la corrente elettrica può generare un campo magnetico e viceversa, influenzando strumenti come la bussola.
- L'induzione elettromagnetica avviene quando un magnete in movimento genera corrente elettrica in un solenoide, trasformando energia cinetica in energia elettrica.
In questo appunto viene analizzato molto bene il concetto di campo magnetico. Si riportano in particolare modo le idee base del campo magnetico, di cui vengono descritte le principali caratteristiche e proprietà. Ad esempio è anche descritto come un minerale del ferro, la magnetite, è in grado di attirare verso di sé piccoli oggetti di ferro e tanti altri aspetti.
Proprietà dei magneti
Un minerale del ferro, la magnetite, è in grado di attirare verso di sé piccoli oggetti di ferro. Questa proprietà, già conosciuta dagli antichi Greci, è detta magnetismo e i materiali che possiedono questa proprietà sono detti magneti o calamite.
Ci sono magneti naturali, che posseggono sempre questa proprietà e magneti artificiali che ottiene proprietà magnetiche solo dopo opportuni trattamenti.
Ogni magnete ha 2 poli, nord e sud, presenti al suo interno. I poli magnetici non si possono separare. 
Il magnetismo è dovuto al passaggio di corrente elettrica. Le cariche ferme producono campi elettrici, quelle in movimento sia campi che energia elettrica. Le linee di forza del campo magnetico sono simili a quelle di un dipolo elettrico con la differenza che le seconde sono aperte, cioè hanno un origine e una fine, le prime sono chiuse. Se le linee di forza sono aperte è presente un ente fisico che genera il campo, se sono chiuse non esiste una sorgente del campo magnetico ma il movimento delle cariche a creare il campo. Il vettore campo magnetico orienta l'aghetto magnetico secondo la direzione del campo.
Interazione tra elettricità e magnetismo
Nel 1700 si pensava che i fenomeni elettrici e magnetici fossero distinti. Nel 1820 Oersted capi che un magnete vicino ad un filo elettrico ruotava secondo le linee di forza del campo magnetico prodotto dal filo. Ampere stabili teoricamente la connessione tra campo magnetico e elettricità in movimento. Anche una carica elettrica in moto subisce l'azione di un campo magnetico, venendo deviata dalla sua direzione. Tramite la forza di Lorenz la carica devia la propria direzione e si crea un moto circolare. Il campo magnetico è uniforme tra le espansioni polari di un magnete a forma di ferro di cavallo; se una carica elettrica entra in questa zona con un certo movimento in direzione perpendicolare essa non continua nella sua direzione orizzontale ma subisce una deviazione che la fa muovere in maniera circolare. Il movimento circolare è prodotto da una forza di tipo centripeta, forza di Lorents, ed è il prodotto della carica per il campo magnetico. Il raggio della traiettoria è più grande se maggiore è la velocità. Se la carica entra nel campo in direzione obliqua il vettore si divide in una parte perpendicolare al campo e una parallela ad esso. La prima si muove in modo circolare, la seconda non è sottoposta ad alcuna forza e si conserva secondo un moto traslatorio.
Forza magnetica e linee di forza
Un magnete possiede una forza d’attrazione, detta forza magnetica, verso oggetti di ferro, leghe di ferro, nichel e cobalto, ma non verso oggetti d’altra natura.
I poli magnetici non si possono mai separare: se spezziamo una calamita non separiamo un polo nord e un polo sud ma formiamo due calamite più piccole.
Intorno a una calamita individuiamo un campo magnetico nel quale la calamita esercita la sua forza d’attrazione magnetica su piccoli oggetti di ferro secondo una direzione indicata con precise linee di forza del campo magnetico, dirette da un polo all’altro.
I fenomeni elettrici e magnetici sono strettamente collegati, tanto che la corrente elettrica è in grado di creare campi magnetici e i magneti possono produrre corrente elettrica.
Quando in un circuito elettrico passa la corrente, l’ago di una bussola vicina al circuito viene deviato: il passaggio di corrente crea un campo magnetico che devia l’ago dalla normale direzione nord-sud. Questo fenomeno è detto effetto elettromagnetico.
Effetto elettromagnetico e induzione
Avvolgendo a spirale un filo elettrico intorno ad un chiodo di ferro (un filo elettrico avvolto a spirale è detto solenoide) e collegando il filo ai due poli di una pila, il chiodo è in grado di attirare piccoli oggetti di ferro: si è magnetizzato, cioè è diventato un’elettrocalamita.
Un magnete che si muove vicino ad un solenoide, genera corrente elettrica: questo fenomeno è detto induzione elettromagnetica e la corrente prodotta è detta corrente indotta.
Nell’induzione elettromagnetica l’energia cinetica di una calamita in movimento si trasforma in energia elettrica.
Il movimento del magnete genera una corrente che varia nell’intensità e nel verso: la corrente indotta è, perciò, una corrente alternata.
Domande da interrogazione
- Qual è la principale proprietà della magnetite e come è stata conosciuta?
- Qual è la differenza tra magneti naturali e artificiali?
- Come interagiscono elettricità e magnetismo secondo le scoperte di Oersted e Ampere?
- Cosa accade a una carica elettrica in movimento all'interno di un campo magnetico?
- Che cos'è l'induzione elettromagnetica e come si verifica?
La magnetite, un minerale del ferro, ha la capacità di attirare piccoli oggetti di ferro, una proprietà nota come magnetismo, già conosciuta dagli antichi Greci.
I magneti naturali possiedono sempre proprietà magnetiche, mentre i magneti artificiali acquisiscono tali proprietà solo dopo specifici trattamenti.
Oersted scoprì che un magnete vicino a un filo elettrico ruota secondo le linee di forza del campo magnetico prodotto dal filo, mentre Ampere stabilì la connessione tra campo magnetico e elettricità in movimento.
Una carica elettrica in movimento subisce l'azione di un campo magnetico, deviando la propria direzione e generando un moto circolare grazie alla forza di Lorenz.
L'induzione elettromagnetica si verifica quando un magnete in movimento vicino a un solenoide genera corrente elettrica, trasformando l'energia cinetica del magnete in energia elettrica, producendo così corrente alternata.
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