FENOMENI MAGNETICI ELEMENTARI
Esiste un minerale del ferro, l'ossido Fe3O4, denominato magnetite, che possiede la proprietà di attirare oggetti ricavati da altri minerali ferrosi; i frammenti della magnetite si chiamano magneti naturali.
Anche un pezzo di ferro può acquistare tale proprietà quando viene messo a contatto per un lungo periodo con una calamita, in tal caso si dice che il ferro si è magnetizzato.
I materiali che si magnetizzano al contatto con i magneti si dicono ferromagnetici.
In genere un materiale ferromagnetico, se allontanato dalla calamita, dopo un breve periodo temporale si smagnetizza e non agisce più da magnete.
Tuttavia alcuni materiali ferromagnetici come l'acciaio conservano la magnetizzazione acquistata, se il contatto è stato particolarmente prolungato.
Questi materiali danno origine ai magneti artificiali o calamite.
Lavorando una calamita nella forma di rombo allungato si ottiene un ago magnetico.
Disponendo di due aghi magnetici, si possono compiere alcune semplici esperienze, dalle quali si scopre che: 1) I poli dello stesso nome si respingono
2) i poli di nome diverso si attraggono
3) la forza magnetica che agisce tra i poli dei due aghi diminuisce al crescere della distanza tra i due poli
MAGNETE
è un pezzo di ferro magnetizzato. Esso si ottiene avvicinando, o meglio mettendo a contatto, una sbarretta di acciaio con un pezzo di magnetite, in modo che acquisti la proprietà di attrarre la limatura di ferro, specialmente in prossimità dei suoi estremi. La sbarretta di acciaio si è così magnetizzata ed è diventata un magnete artificiale o una calamita. Non tutte le sostanze hanno la capacità di magnetizzarsi. Questa è una caratteristica del ferro, dell’acciaio, del cobalto, del nichel e delle loro leghe. Le sostanze che appartengono a questa ristretta categoria hanno il nome di sostanze ferromagnetiche. I magneti possono avere diverse forme: calamite rettilinee, quelle a ferro di cavallo e gli aghi magnetici, costituiti da una sottile lamina d’acciaio che può ruotare intorno a un perno verticale passante per il suo centro di gravità.
La calamita rettilinea genera nello spazio circostante un campo di forza detto campo magnetico e non un campo elettrico perché agisce solo sulle sostanze ferromagnetiche.
Nel caso in cui ponessimo in vicinanza di un magnete un metallo come il rame o l'oro non si manifesterebbe alcuna forza (escludendo quella di gravità).
Il campo magnetico è una grandezza vettoriale, rappresentata dal vettore induzione magnetica B(unità di misura il TESLA), perché avevamo introdotto il vettore intensità di campo magnetico H per quantificare l'intensità di campo prodotto da fili percorsi da corrente elettrica.
Le linee di forza del campo magnetico si possono osservare concretamente spargendo della limatura di ferro su magnete coperto da un pezzo di cartoncino: scotendo leggermente il cartoncino, le schegge di limatura si dispongono lungo le linee del campo magnetico, perché ciascuna scheggia si comporta come un piccolo ago magnetico.
La direzione e il verso delle linee di forza di un campo magnetico in qualsiasi punto sono gli stessi in cui punterebbe il polo nord di un ago magnetico messo in quel punto. Le linee di forza del campo magnetico esterno sono dirette, per la legge dei poli, dal polo nord verso il polo sud. Come per il campo elettrico, anche i questo caso le linee di forza sono più fitte quanto è più intenso il campo magnetico.
Per riconoscere se in una certa regione vi è un campo magnetico, basta vedere se su un magnete posto in quella ragione agisce una forza. Come magnete di prova si prende un ago magnetico, libero di ruotare intorno al su centro di gravità. Se lo si pone, ad esempio, vicino a uno dei poli di una calamitasi osserva che esso ruota, fino a fermarsi in una certa direzione. Anche se lo allontaniamo da questa posizione di equilibrio, vi ritorna rapidamente dopo aver eseguito alcune oscillazioni. Ciò significa che l’ago magnetico di prova, posto in un punto del campo magnetico della calamita, si orienta sempre in una ben determinata direzione. Questa direzione si può definire come la direzione del campo magnetico nel punto dove è stato posto l’ago.
Inoltre, in ogni località della Terra un piccolo ago magnetico isolato, cioè lontano da altri magneti, si orienta sempre in una ben determinata direzione, ciò mostra che nelle vicinanze della Terra esiste un campo magnetico chiamato campo magnetico terrestre.
Il campo magnetico della Terra ha una figura simile a quella di una calamita rettilinea. Le sue linee di campo vanno dal polo sud magnetico (Sm) al polo nord magnetico (Nm), che si trovano rispettivamente vicini al Polo Nord geografico (Sg) e al Polo Sud geografico (Ng). Le linee di campo della calamita – Terra, così come quelle di tutte le altre calamite, vanno dal polo nord al polo sud .
Disponendo un ago magnetico in modo che possa liberamente ruotare intorno ad un asse verticale passante per il suo baricentro, esso orienta una sua estremità in una direzione molto vicina a quella del Polo Nord geografico: questa estremità si chiama polo Nord; l'estremità opposta polo Sud.
Con questa scelta la Terra può essere considerata un enorme magnete che presenta il polo Sud magnetico in corrispondenza del polo Nord geografico.