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IL MAGNETISMO (La Forza di Lorentz (La Forza di Lorentz agisce su una…
IL MAGNETISMO
La barretta di ferro a contatto con la magnetite si è magnetizzata: è divenuta un magnete artificiale (o calamita).
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Sono ferromagnetici il ferro, l'acciaio, il cobalto, il nickel e le loro leghe.
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La Forza di Lorentz
Gli elettroni risentono di una forza magnetica anche se non sono in un filo metallico; l'importante è che siano in moto: una carica ferma non subisce forze magnetiche
Il campo magnetico è generato da cariche in moto ed esercita forze sulle cariche solo se sono in moto.
Lo stesso Ampere ipotizzò che il campo magnetico delle calamite sia dovuto al moto delle cariche nel loro interno
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La FORZA che agisce su un filo di lunghezza l, percorso dalla corrente i, in un campo magnetico B ha intensità:
F = B i l, se il filo è perpendicolare alle linee di campo
F = B┴ i l, se il filo ha orientamento qualsiasi. B┴ è la componente di B perpendicolare al filo
è un vettore che ha: modulo pari alla lunghezza l del filo; direzione coincidente con quella del filo; verso della corrente i
Detto α l'angolo tra i vettori l e B, l'intensità della forza è data da
Le esperienze di Oersted e di Faraday mostrano una relazione tra correnti elettriche e campo magnetico:
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Dunque, tra due fili percorsi da corrente c'è una forza, dovuta all‘effetto dei due campi prodotti dai fili.
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Una carica puntiforme q che si muove con velocità v, perpendicolare alle linee di un campo magnetico uniforme B, si muove di moto circolare uniforme
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La forza di Lorentz ha le proprietà della forza centripeta: il moto della carica è circolare e uniforme.
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Un ago magnetico è una calamita che, sulla Terra, ruota fino a disporsi nella direzione Nord-Sud; chiamiamo polo nord l'estremo dell'ago che punta verso il Nord, polo sud l'altro; ogni magnete ha un polo nord e un polo sud, che si individuano avvicinandolo ad una calamita.
Le forze agenti tra magneti si descrivono introducendo il campo magnetico, B, che ogni magnete genera nello spazio circostante.
Utilizzando un piccolo magnete di prova (ago), che non perturbi il sistema, definiamo in ogni punto:
la direzione del campo magnetico, come la retta che unisce i poli nord e sud dell'ago;
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Sulla Terra è presente il campo magnetico terrestre, che fa orientare gli aghi magnetici:
il polo nord magnetico (vicino a quello geografico) dovrebbe essere un polo sud, perché attira i poli nord di tutte le bussole
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Esperimento di Ampere
il valore della forza che agisce su un tratto di filo lungo (l) è direttamente proporzionale alle intensità delle correnti nei due fili (i1, i2) ed inversamente proporzionale alla distanza d tra essi
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LE LINEE DI CAMPO
.
Le linee di campo magnetico si tracciano mettendo l'ago in vari punti, distanti tra loro Δs, e poi facendo tendere Δs a zero
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Esperimento di Faraday
Un filo percorso da corrente, in un campo magnetico, subisce una forza
AMPERE
Il valore di μ0 è stato scelto per definire in modo operativo l'unità di misura della corrente elettrica:
Una corrente elettrica ha l'intensità di 1 A se, fatta circolare in due fili rettilinei e paralleli molto lunghi e distanti tra loro 1 m, provoca tra essi una forza di 2 x 10^-7 N per ogni tratto di filo lungo 1 m.
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La risposta di una sostanza ad un campo magnetico è descritta dalla permeabilità magnetica relativa mr, definita da:
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Mettiamo vicino al circuito senza batteria (circuito indotto) un secondo circuito in cui varia l'intensità di corrente (circuito induttore)
Quando varia il campo magnetico esterno ad un circuito, in questo si genera una corrente indotta
Si ha corrente indotta quando varia il flusso del campo magnetico attraverso l'area che ha come contorno il circuito
La variazione del flusso di B dipende proprio: dalla variazione di B, dalla superficie S e dall'orientamento di essa
(l'angolo a).
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Per definire B si utilizza un filo di prova di lunghezza l, percorso dalla corrente i
Il campo magnetico di una piccola calamita è dell'ordine di 10^-2 T; per gli elettromagneti B è circa 1T.
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La forza di Lorentz ha sempre direzione perpendicolare alla velocità della carica, e, quindi, al suo spostamento istantaneo Δs
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Un magnete è fissato sull'albero motore, che, ruotando su se stesso, avvicina e allontana il magnete da una spira
Il microprocessore elabora il segnale elettrico nella spira e determina il numero di giri dell'albero
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la corda è magnetizzata, perciò oscillando crea un campo magnetico variabile che induce corrente nella bobina
Il segnale elettrico, che riproduce il movimento della corda, viene inviato all'amplificatore e genera il suono
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ci sarebbe un aumento del flusso totale, corrente indotta più intensa: un processo senza fine che produrrebbe energia gratis. Questo non è possibile perché viola il principio di conservazione dell'energia.
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• Una corrente indotta, causata da un aumento DB di un campo magnetico esterno B, genera un campo magnetico indotto che ha verso opposto a quello di B;
• Una corrente indotta, causata da una diminuzione DB di un campo magnetico esterno B, genera un campo magnetico indotto che ha lo stesso verso di B
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