Domande e risposte Campi magnetici

Campo magnetico

Osservazioni sperimentali fondamentali per il magnetismo

Oersted all'inizio del 1800 stabilì la presenza di un legame fra fenomeni elettrici e magnetici. Per quanto riguarda i magneti ricordiamo che sono sempre formati da due poli (nord e sud) e che due poli opposti si attraggono e due poli uguali si respingono. Coulomb osservò che spezzando un magnete in due si ottengono due magneti completi. Sperimentalmente quindi si evidenzia che l'unità più piccola esistente è un dipolo magnetico.

Oersted osservò che facendo passare corrente in un filo e ponendo un ago magnetico nelle sue vicinanze, l'ago si disponeva tangenzialmente ad una ipotetica circonferenza perpendicolare al filo e con centro il filo stesso. Invertendo inoltre il verso della corrente notò che l'ago ruotava di 180 gradi. La conclusione fu che le linee del campo B erano tangenti al campo magnetico e avevano una traiettoria circolare attorno al filo.

Partendo da questi risultati Ampere osservò che ponendo due fili percorsi da corrente, uno parallelo all'altro, si attraevano se le due correnti avevano lo stesso verso, viceversa si respingevano. Le interazioni elettrostatiche non potevano essere responsabili di questo fenomeno per questo si iniziò a parlare di interazione magnetica.

Infine, Biot e Savart determinarono la dipendenza del campo B dall'intensità della corrente passante dal filo e dalla distanza r da questo, cioè: B ∝ 1/r².

Traiettorie descritte da una carica in moto in un campo magnetico uniforme

Per descrivere le traiettorie di una carica in moto in un campo magnetico uniforme è necessario studiare l'angolo fra i vettori v e B per il calcolo della forza di Lorentz. Una particella in moto con una velocità v in un campo B è soggetta alla forza di Lorentz: F = qv × B che può essere anche scritta come F = qvBsin(θ) dove θ è l'angolo tra v e B.

Possiamo avere:

• Nessuna deviazione: la particella continua il suo moto indisturbata se F = 0 cioè quando v // B, perché θ = 0 → sin(0) = 0
• Traiettoria circolare quando v ⊥ B perché θ = 90° → sin(90°) = 1. In questo caso la forza è massima (F ≠ 0)
• Traiettoria elicoidale quando 0 < θ < 90°: F ≠ 0 responsabile della traiettoria circolare e della direzione del campo magnetico.

F. magnetica agente su una corrente (F. di Lorentz)

Abbiamo visto che un campo magnetico esercita una forza su una carica in movimento deflettendola, ci aspettiamo quindi che eserciti una forza anche su un filo percorso da corrente dato che la corrente è un insieme di cariche in moto. Consideriamo un tratto di filo...