Intensità del campo magnetico
Quanto vale l'intensità del campo magnetico?
Per misurare l'intensità del campo magnetico si utilizza una "corrente di prova" ovvero un filo conduttore percorso da corrente. Sappiamo infatti che per rilevare la presenza di un campo magnetico si valuta se sul filo percorso da corrente agisce o meno una forza magnetica.
Si definisce dunque come modulo del campo magnetico B il rapporto tra la forza esercitata su un filo percorso da corrente immerso nel campo in una direzione perpendicolare ad esso ed il prodotto tra l'intensità di corrente elettrica che lo percorre per la lunghezza del filo immersa nella regione di spazio sede del campo magnetico:
B = F / (i ∙ L)
L'unità di misura del campo magnetico è il Tesla (T) che quindi si definisce come:
1 T = 1 N / (1A ∙ 1m)
Intensità del campo magnetico terrestre
Il nostro pianeta, la Terra, è un enorme magnete dotato di polo nord e polo sud. Il valore del campo magnetico terrestre non è costante su tutto il globo ma è più intenso ai poli e più deboli all'equatore. In particolare ai poli ha un valore medio di 0,62∙10-4 T e all'equatore di circa 0,31∙10-4 T.
Intensità del campo magnetico generato da un filo conduttore percorso da corrente
Il modulo del campo magnetico B generato da un filo percorso da corrente è dato dalla legge di Biot Savart scritta nel 1820, successivamente all'esperienza di Oersted, e dedotta sperimentalmente.
Essa afferma che il campo magnetico generato dal filo percorso da intensità di corrente i ad una distanza d da esso è pari a:
in cui μ0 è la permeabilità magnetica nel vuoto e vale 4∙π∙10-7 N/A2.
Cioè il campo magnetico prodotto è direttamente proporzionale alla corrente che scorre nel filo ed inversamente proporzionale alla distanza da esso.
Intensità del campo magnetico generato da una spira percorsa da corrente
Consideriamo una spira circolare di raggio R e percorsa da una corrente i. L'intensità del campo magnetico generato dalla spira risulta massimo al centro ed è calcolabile come:
L'espressione che invece consente di calcolare l'intensità del campo magnetico su di un punto posto sull'asse della spira a una distanza d dal centro di essa è la seguente:
L'orientazione e la forma del campo magnetico della spira sono le seguenti:
Intensità del campo magnetico generato da un solenoide percorso da corrente
Consideriamo un insieme di N spire avvolte a formare un cilindro detto appunto solenoide.
Detta L la lunghezza del solenoide, i la corrente che lo percorre ed R il raggio del cilindro, nell'ipotesi che la lunghezza del solenoide sia molto maggiore a quella del raggio (d >> R) allora il campo magnetico può essere visto come somma di tutti i campi magnetici generati da tutte le spire che hanno lo stesso raggio e distanziate tra di loro da uno stesso passo.
In particolare il campo magnetico di un solenoide nell'approssimazione d >> R risulta nullo o trascurabile all'esterno mentre all'interno ha un'intensità uniforme (cioè assume lo stesso valore in tutti i punti interni al solenoide) e quindi sarà rappresentato con linee di campo parallele tra di loro. L'intensità del campo magnetico all'interno del solenoide è pari a:
Molto spesso si indica con n il numero di spire per unità di lunghezza cioè il rapporto tra N e L e quindi l'espressione prima scritta diventa:
B = μ0 ∙ n ∙ i
In ogni caso l'intensità del campo magnetico all'interno di un solenoide è direttamente proporzionale all'intensità di corrente elettrica che circola in esso e al numero di spire che lo compongono.
La rappresentazione di tale campo per un solenoide reale è la seguente:
Come si evince dalla figura le linee all'interno del solenoide sono parallele in quanto il campo è uniforme mentre all'esterno sono così poco dense le linee di campo da rendere del tutto trascurabile l'intensità del campo magnetico esterno.
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