DOMANDA 1
Esistono tre diversi tipi di materiali magnetici a seconda di come si comportano i dipoli magnetici in
presenza di un campo esterno.
- mat diamagnetici = gli atomi non possiedono un dipolo magnetico proprio ma, se esposti a un campo
magnetico esterno, generano un dipolo magnetico che ha la proprietà di orientarsi in maniera opposta al
campo magnetico che lo sta inducendo. Quindi i materiali diamagnetici sono debolmente respinti dai
campi magnetici.
- mat paramagnetici = gli atomi possiedono un dipolo magnetico che in assenza di un campo esterno sono
orientati in maniera casuale lungo tutte le direzioni dello spazio e che in presenza di un campo magnetico
esterno di orientano lungo le linee di forza del campo stesso. Quindi i materiali paramagnetici sono
debolmente attratti dai campi magnetici in quanto ne amplificano seppur debolmente l'intensità.
- mat ferromagnetici = gli atomi possiedono un dipolo magnetico proprio e sono organizzati su piccole
zone in cui la direzione della magnetizzazione è uniforme. Hanno quindi una struttura più ordinata e basta
anche un campo magnetico esterno poco intenso per far orientare tutti i dipoli magnetici nello stesso
modo.
DOMANDA 2
Nel 1800 era nota la relazione tra corrente elettrica e i campi elettrici, che ci fossero delle interazioni. La
forza di Lorentz è quella forza centripeta a cui è soggetto un corpo dotato di una carica q e di una velocità
v immerso in un campo elettrico. La traiettoria del corpo viene deviata e resa circolare, generando così
una spira. La forza dipende dal valore della carica, dal valore del campo, dalla velocità e dall’angolo che si
crea tra il vettore velocità e il vettore campo elettrico (F=qvBsenα), infatti la forza risulta nulla se la
velocità è pari a zero (v=0), se la carica è neutra (q=0), se la carica entra parallela al campo elettrico
(α=0 e senα=0) o se il campo elettrico è inesistente (B=0). Per l’appunto, il valore della forza varia in base
alla traiettoria con la quale la carica è entrata nel campo elettrico: come già detto, se la carica sarà
entrata parallelamente al campo, allora il valore sarà nullo e il moto sarà rettilineo uniforme; tutto il
contrario se la carica sarà entrata perpendicolare alle linee di campo, in questo caso si otterrà il valore
massimo della forza e sarà un moto circolare uniforme.
DOMANDA 3
Il focus non è più sul flusso, bensì sulla variazione di flusso nel tempo, la quale determina una corrente
indotta, e questo implica la presenza di una forza elettromotrice (indotta) che la produce. Per la legge di
Faraday – Neumann, il valore della forza elettromotrice indotta è uguale al rapporto tra la variazione del
flusso del campo magnetico e il tempo necessario per avere tale variazione (f.e.m. = ΔФB/Δt); perciò la
forza elettromotrice sarà tanto più intensa quanto più rapida sarà la variazione del flusso. Se la variazione
del flusso è prodotta dalla stessa corrente variabile che percorre il circuito, si parla di f.e.m. autoindotta,
facendo così nascere una perturbazione elettromagnetica che genera una corrente indotta che porterà alla
creazione delle onde elettromagnetiche. In base alla legge di Lenz, invece, il verso della corrente indotta è
tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera. Il verso del campo magnetico generato dalla
corrente indotta è opposto al verso del campo magnetico la cui variazione di flusso ha prodotto la corrente
indotta, quindi la formula finale sarà f.e.m. = - ΔФB/Δt.
DOMANDA 4
Basandosi sugli esperimenti di Oersted e di Faraday, Ampere studiò il comportamento di due fili conduttori
rettilinei e paralleli percorsi da corrente, osservando che essi si attraevano se la corrente li percorreva
nello stesso verso, mentre si respingevano se la corrente li percorreva in versi opposti.
Il modulo della forza che si esercita su un tratto di lunghezza l di ognuno dei due fili è direttamente
proporzionale alla lunghezza l del filo, alle due intensità di corrente I1 e I2 ed è inversamente proporzionale
alla distanza r dei fili, il tutto moltiplicato per la costante di proporzionalità magnetica equivalente a 2*10-7
N/A2 (F=Km i1i2/d l). L'unità di misura della corrente, che prende il nome di ampère (A). Le linee di forza
sono circonferenze concentriche aventi centro sul filo percorso da corrente e il vettore campo magnetico è
perpendicolare alla direzione del moto delle cariche elettriche. È dopo l’esperimento e la legge di Ampere
che si comincia a parlare ufficialmente di interazioni elettromagnetiche e non le due componenti non sono
considerate come due cose separate.
Dall’esperimento di Ampere ricaviamo che un filo rettilineo percorso da corrente crea attorno a sé un
campo magnetico, ma calcolarne il valore in funzione dell’intensità di corrente e della distanza del filo?
Secondo la formula della legge di Biot – Savart, ovvero B=(μ0i)/(2πd), secondo cui una maggiore intensità
di corrente corrisponde un campo magnetico più intenso, mentre all’aumentare della distanza il valore del
campo diminuisce. Altra nozione impartita dalla legge di Biot-Savart è come definire l’orientamento delle
sue linee di campo: bisogna far coincidere il pollice della mano destra con la direzione del filo e nel verso
della corrente e, chiudendo poi la mano, si noterà come il verso di percorrenza delle linee di campo
corrisponde con le dita. La legge di Biot-Savart permette di calcolare il campo magnetico generato da un
filo rettilineo percorso da corrente, in funzione dell'intensità di corrente e della distanza dal filo, secondo la
formula
DOMANDA 5
Le linee di forza rappresentano la traiettoria che una carica di prova segue se posta vicino ad una carica
che genera un campo elettrico. Le linee di forza di un campo elettrico possiedono tre proprietà
fondamentali:
1. sono sempre uscenti da una carica elettrica positiva
2. l’intensità del campo elettrico è direttamente proporzionale al numero di linee di forza
3. sono aperte: iniziano su una carica positiva, e terminano su una negativa.
