Campo magnetico
Che cos'è il campo magnetico?
Il campo magnetico è una deformazione o modificazione dello spazio causata dalla presenza di un magnete.
Ricordiamo che un magnete è un corpo dotato sempre di due poli opposti detti polo nord e polo sud tali che poli uguali di due magneti tendono a respingersi mentre poli opposti tendono ad attrarsi.
Il campo magnetico è inoltre più intenso ai poli di un magnete a barra che nella parte centrale.
Il campo magnetico solitamente si indica con la lettera B e la sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il tesla simbolo T.
Un sottomultiplo utilizzato spesso nella pratica è il gauss e si basa sul valore medio dell'intensità del campo magnetico terrestre in quanto 1 G = 10-4 T.
Come si rappresenta il campo magnetico: le linee di campo
È possibile rappresentare il campo magnetico tramite linee di campo che godono delle seguenti proprietà:
- in ogni punto esse sono tangenti al campo magnetico esistente in quel punto
- non si possono mai intersecare;
- l'intensità del campo magnetico è direttamente proporzionale alla densità di linee presenti in una certa regione dello spazio
- escono sempre dal polo nord di un magnete ed entrano nel polo sud.
È possibile visualizzare le linee di campo spargendo della limatura di ferro attorno ad un magnete: si osserverà che i pezzettini di ferro si orienteranno proprio lungo le linee del campo magnete.
Particolari configurazioni di campo magnetico sono quelle generate da un magnete a barra e da un magnete a ferro di cavallo.
Nel primo caso il campo è più intenso in prossimità dei poli (dove sono rappresentate le linee più vicine tra di loro) mentre nel caso del magnete a ferro di cavallo il campo che si crea tra i due poli è uniforme ovvero assume lo stesso valore in tutti i punti dello spazio compreso tra i poli (e si rappresenta dunque con linee di campo parallele).
Campo magnetico di un magnete a barra (sopra) e di un magnete a ferro di cavallo (sotto).
In ogni caso le linee di campo magnetico sono sempre linee chiuse che si originano nel polo nord del magnete per chiudersi nel polo sud. Non esiste in natura il monopolo magnetico e dunque non è possibile separare tra di loro i due poli.
Convenzione per la rappresentazione del campo magnetico
Molto spesso le linee di campo magnetico sono ortogonali al foglio che stiamo leggendo o, in generale, al piano di riferimento.
La convenzione vuole che linee di campo entranti nel foglio siano rappresentati da una croce mentre le linee uscenti da un puntino (proprio come se vedessimo la coda o la punta di una freccia entrare o uscire dal foglio).
Le interazioni magnetiche correnti
Esistono tre esperienze che illustrano le interazioni magneti correnti e a cui saranno dedicato specifici moduli.
La prima esperienza è quella di Oersted in cui il fisico danese scoprì che una corrente elettrica è capace di generare attorno a sé un campo magnetico.
Quindi un filo elettrico percorso da corrente genera attorno a sé un campo magnetico che possiede linee di campo circolari individuando un polo nord ed un polo sud, direttamente proporzionale alla corrente che scorre nel filo ed inversamente proporzionale alla distanza cui si ci pone da esso.
La seconda esperienza è quella di Faraday in cui si evince che un filo conduttore percorso da corrente ed inserito in una regione dello spazio sede di un campo magnetico subisce una forza magnetica proporzionale al campo, alla corrente che scorre nel filo e alla sua lunghezza.
Infine la terza ed ultima esperienza che descrive invece le interazioni corrente-corrente è l'esperienza di Ampere per cui due fili percorsi da corrente si attraggono o si respingono a seconda dei versi con cui scorrono le correnti con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle due correnti ed alla lunghezza dei fili ed inversamente proporzionale alla distanza a cui essi sono posti tra di loro.
In conclusione possiamo affermare che fenomeni di elettrodinamica e fenomeni magnetici sono intimamente connessi tra di loro.
Fu proprio Ampere a dimostrare che i fenomeni magnetici non sono altro che la manifestazione dell'interazione tra cariche elettriche che sono in movimento ordinato come quelle che formano una corrente elettrica attraverso un conduttore.
Ad esempio in un magnete naturale tutte le microscopiche correnti locali generate dagli elettroni che ruotano tutti alla stessa maniera si sommano per formare a livello macroscopico il campo magnetico che abbiamo imparato ad individuare.
Invece un pezzo di ferro qualsiasi non è magnetico in quanto le correnti microscopiche che sono presenti al suo interno in media tendono ad annullarsi in quanto gli elettroni si muovono disordinatamente in tutte le direzioni dello spazio annullando l'effetto dei micro campi magnetici che ognuno di essi genera.
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