Magnetismo naturale
Il magnetismo è la parte dell’elettromagnetismo che studia i campi magnetici.
Esistono materiali in natura che manifestano fenomeni magnetici cioè capacità di esercitare azioni a distanza.
È facilmente verificabile che i magneti si presentano sempre con due polarità opposte chiamate per convenzione nord-sud: polarità opposte si attraggono mentre stesse polarità si respingono.
Caratteristica dei magneti è che, anche procedendo a numerose successive suddivisioni a partire da un magnete, non è mai possibile separare le due polarità.
Per rappresentare il campo magnetico nello spazio attorno ad una calamita, si fa uso delle linee di forza.
Preso un ago magnetico, esso viene posto in più posizioni nello spazio attorno al magnete, assumendo delle posizioni/direzioni ben precise. Collegando tutte le posizioni assunte dall’ago, è possibile costruire le linee di forza.
Per convenzione le linee escono dal polo nord ed entrano nel polo sud.
Campo magnetico H per un filo rettilineo
Consideriamo un filo rettilineo indefinito attraversato da corrente e poniamo nelle sue vicinanze un ago magnetico; l’ago risentirà di azione magnetica e si posizionerà secondo una determinata direzione. Ciò significa che nello spazio attorno ai fili conduttori percorsi da corrente elettrica, si crea campo magnetico che è tanto più intenso quanto più intensa è la corrente e quanto più ci si avvicina al filo.
La relazione che permette di trovare l’intensità del campo magnetico di cavi rettilinei di lunghezza indefinita, è nota come legge di Biot e Savart:
H = I / 2 π r
Dove:
- · H – campo magnetico (A/m)
- · I – corrente che attraversa il filo (A)
- · r – distanza del generico punto P rispetto al filo (m)
Si può facilmente dimostrare che le linee di forza del campo magnetico sono rappresentate da cerchi concentrici con centro in corrispondenza del filo.
Il verso del campo magnetico si determina con la regola della mano destra, mediante la quale con le dita tranne il pollice percorriamo il verso dei vettori del campo magnetico, ed il pollice si pone nel verso della corrente.
Campo magnetico H per un Solenoide o Bobbina
Il solenoide è un componente formato da un filo conduttore chiuso a spirale su una superficie cilindrica con base circolare.
Quando nel solenoide circola corrente, nello spazio dentro di esso si crea un campo magnetico molto intenso ed uniforme.
Nello spazio che circonda il solenoide, il campo magnetico invece ha lo stesso andamento di quello visto per un magnete naturale.
Il campo all’interno della bobina è tanto più intenso quanto più intensa è la corrente elettrica, quante più numerose sono le spire e quanto più corto è il solenoide.
La relazione che permette di determinare il campo magnetico all’interno del solenoide è la seguente:
H = I n / l
Dove:
- · H= campo magnetico
- · I = intensità di corrente
- · n = numero di spire del solenoide
- · l = lungezza del solenoide
per determinare il verso del campo magnetico, si utilizza la convenzione della mano destra, mediante la quale le dita tranne il pollice ci indicano il verso della corrente che attraversa il solenoide ed il pollice il verso del campo magnetico.
Il vettore di induzione magnetica B
Si è sperimentato che quando di pone un materiale all’interno di un solenoide, il campo magnetico si modifica. In particolar modo esistono materiali che sono capaci di aumentare il campo anche di migliaia di volte. Sono i materiali ferromagnetici.
La relazione matematica che tiene conto della presenza di materiale nel campo magnetico è la seguente:
B = μ H
Dove:
- · H – campo magnetico
- · μ – grandezza che tiene conto del materiale e si chiama permeabilità magnetica assoluta
- · B – vettore di induzione magnetica
L’unità di misura di B è il Tesla (T)