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In fisica, il magnetismo è quel fenomeno per cui alcuni materiali sono in grado di attrarre il ferro, nonché trasmettere tale capacità ad altri materiali.
Un pezzo di materiale che è dotato di magnetismo si chiama magnete o calamita.
Una calamita attrae i corpi ferrosi in corrispondenza delle sue estremità, che sono chiamate poli magnetici: si distinguono in polo nord (N) e polo sud (S).
Non si può isolare il polo nord dal polo sud, e per ogni polo N esiste un polo S. Poli dello stesso tipo si respingono; poli di tipo contrario si attraggono.
In natura esistono delle rocce che si comportano da magneti; per esempio la magnetite; tali magneti vengono detti magneti naturali perché esistono in natura. I primi giacimenti di magnetite o ferro magnetizzato furono scoperti dai Greci antichi in una zona dell’Asia Minore chiamata per l’appunto Magnesia. Si chiamano magneti artificiali quelli costruiti dall'uomo (come la calamita).Queste sostanze (il ferro, il nichel, il cobalto..) che non possiedono proprietà magnetiche, possono essere magnetizzate grazie a particolari trattamenti di magnetizzazione.

I magneti artificiali si possono costruire di due tipi: magneti permanenti e magneti temporanei. Un magnete si dice permanente se conserva la magnetizzazione per molto tempo; la calamita è un magnete permanente. Un magnete si dice temporaneo solo se è a contatto o vicino ad una calamita.
Non tutti i metalli si magnetizzano. Si chiamano ferromagnetici i materiali che dopo essere magnetizzati, diventano permanenti, con un’alta capacità magnetica. Si chiamano diamagnetici i materiali che non si magnetizzano affatto, come il rame e l'alluminio.
La capacità magnetica dei materiali è dovuta dalla loro struttura interna. Ogni materiale è composto da un enorme numero di piccolissimi magneti, chiamati magnetini elementari.
La forza magnetica di un materiale è dovuta dalla disposizione di questi magnetini. Maggiore è la quantità di magnetini orientati verso una direzione, maggiore sarà la loro capacità magnetica. Per esempio, nei materiali ferromagnetici, dopo essere magnetizzati, i magnetini elementari sono orientati tutti nella stessa direzione, perciò sono molto forti.
Invece se questi magnetini elementari hanno ognuno una direzione diversa, cioè sono messi alla rinfusa, la forza magnetica dei materiali è nulla. Per esempio un materiale diamagnetico, che non può mai essere magnetizzato, oppure un magnete temporaneo quando non è a contatto con una calamita.

CAMPO MAGNETICO

Si chiama campo magnetico la regione di spazio in cui è possibile avvertire l’effetto di un magnete artificiale o naturale.
Il campo magnetico si rappresenta con delle linee di forza che partono dal polo nord e terminano al polo sud, esternamente al magnete. Nelle regioni in cui le linee sono più addensate, la forza magnetica è più alta.
Per rendere visibile il campo magnetico di una calamita, e quindi delle sue linee di forza, si possono utilizzare delle limature di ferro disposte intorno al magnete. Successivamente le limature saranno disposte seguendo queste
linee di forza.
Un filo percorso da corrente genera attorno a sé un campo magnetico.
Se la corrente è diretta verso l'alto il verso del campo magnetico è antiorario, cioè contrario alle lancette dell’orologio tradizionale. Se il filo lo ripiego a forma di circonferenza la corrente circola in senso antiorario nel filo il polo nord si trova sopra e quindi il sud sotto.

IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

La Terra su cui viviamo è un gigantesco magnete naturale, con i poli nord e sud magnetici situati non lontanissimi dai poli nord e sud geografici; questa è la ragione per cui le estremità di ogni calamita sono chiamate polo nord e sud e per questo motivo l’ago magnetizzato dalla bussola si orienta sempre in direzione nord-sud.
Il movimento dell’ago di una bussola suggerisce il fatto che la Terra, così come ogni altro magnete, genera nello spazio che la circonda una forza sui materiali ferrosi e su tutti gli altri magneti. Intorno al nostro pianeta è presente un campo magnetico chiamato campo magnetico terrestre.
I poli magnetici sono spostati rispetto ai poli geografici. La deviazione angolare fra il polo magnetico indicato da una bussola, cioè il Sud del magnete terrestre, e il Nord geografico, prende il nome di declinazione magnetica, mentre l’angolo che la direzione del campo magnetico terrestre forma con l’orizzontale in ciascun punto si chiama inclinazione magnetica.
Gli angoli di declinazione e inclinazione magnetica, variano sia con il tempo sia con la posizione sulla superficie della Terra.

ELETTROMAGNETISMO

L’elettromagnetismo è quella parte della fisica che studia il rapporto tra magnetismo e corrente elettrica.
Nel 1820, il fisico danese Hans Christian Oersted, scoprì che avvicinando una calamita vicino a un filo conduttore, percorso da corrente elettrica, il magnete cambia la sua orientazione.
Dato che la rotazione della calamita può essere causata soltanto da una forza di natura magnetica, possiamo arrivare ad un’importante conclusione: lo spazio vicino a un conduttore percorso da corrente elettrica è sede di un campo magnetico.
Una diffusa applicazione del campo magnetico, generato dal passaggio della corrente elettrica, è l’elettrocalamita ( o elettromagnete). L’elettrocalamita, è un dispositivo formato da un filo conduttore avvolto su sé stesso un certo
numero di volte, chiamato solenoide o bobina.
Se facciamo scorrere della corrente elettrica nel filo, si formerà una notevole intensità di campo magnetico, ma non abbastanza per poterlo utilizzare. Il discorso cambia se all'interno del solenoide si inserisce una barra di ferro: il solenoide magnetizza la barra, che genera a sua volta un campo magnetico, che si somma a quello del solenoide, formando così un campo magnetico molto intenso (all'interno della bobina) , tanto da poter sollevare oggetti anche molto pesanti. La corrente prodotta dal movimento della calamita è detta corrente indotta, ed è rilevata dal movimento delle lancette dell’amperometro.
Questo fenomeno è stato utilizzato nel treno a lievitazione magnetica: al di sotto del treno e sulle rotaie sono posizionati questi elettromagneti che si respingono, facendo scorrere il treno senza toccare le
rotaie. Usando questa tecnica, il treno può raggiungere elevate velocità.
Se si muove un magnete all’interno di un solenoide, non percorso dalla corrente, nel solenoide si genera una corrente elettrica. Se la calamita è ferma non passa corrente nel filo, ma se avviciniamo e allontaniamo la calamita si genera corrente. Il verso della corrente cambia a seconda del verso in cui si muove la calamita. Il fenomeno per cui una calamita, muovendosi tra le spire di un circuito, provoca la comparsa di una corrente elettrica viene chiamato induzione elettromagnetica.
Questa scoperta risale al 1831 e si deve allo scienziato inglese Michael Faraday.
Su questa scoperta si basa il funzionamento dei generatori di corrente impiegati nelle centrali elettriche. Un dispositivo che produce in questo modo la corrente, è l’alternatore.
È costituito da un certo numero di spire, che si trovano all’interno di un campo magnetico creato da una calamita. Se queste spire vengono messe in azione, cioè vengono fatte girare intorno a sé stesse, si genera della corrente elettrica.
Nelle centrali idroelettriche, per far muovere queste spire, si usa l’acqua, che entra nelle turbine che a sua volta fanno girare l’alternatore.
L’alternatore può essere utilizzato anche nel modo inverso, cioè facendo scorrere corrente elettrica all’interno delle spire, mettendole in azione, producendo così energia meccanica.
Questo dispositivo si chiama motore elettrico. Per esempio, l’auto elettrica utilizza il motore elettrico per mettere in rotazione le ruote.
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