Campo magnetico di un filo rettilineo
Campo magnetico di un filo rettilineo è una lezione specifica per il liceo, lo stesso argomento per fisica 1 o 2 lo trovi qui Campo magnetico generato da un filo rettilineo.
Un filo rettilineo percorso da corrente non è come il caso di un filo sul quale abbiamo posto una distribuzione lineare di carica λ.
Nel caso di corrente sono presenti cariche positive ferme (ioni) e cariche negative mobili (elettroni).
La corrente è dovuta agli elettroni che si stanno spostando, nel nostro caso verso il basso, tutti con la stessa velocità detta di deriva Vd .
Se sono presenti cariche di entrambi i segni vuol dire che il filo è elettricamente neutro. Anche se le cariche si stanno spostando la neutralità è conservata.
Un filo conduttore percorso da una corrente continua non emette campo elettrico perché è neutro. Emette solo campo magnetico.
Possiamo visualizzare le linee di forza del campo magnetico ponendo della limatura di ferro intorno al filo percorso da corrente
La limatura si dispone lungo circonferenze concentriche al filo.
Le linee di forza del campo magnetico sono cerchi concentrici al filo.
Vediamo anche il verso di queste linee di forza.
Esistono più regole per determinare il verso delle linee di forza, uno è quella della mano destra : si dispone il pollice lungo la corrente, il verso in cui le dita ruotano per chiudersi sul palmo fornisce il verso delle linee di induzione. Ancora : il verso è quello secondo cui ruota un vite destra che avanza lungo il conduttore nel verso della corrente.
Il cerchio con la x dentro ci dice che in quel punto il vettore induzione magnetica è entrante nel foglio (video), l’altro simbolo, con il cerchio nero, che in quel punto è uscente.
Ricordiamo che il vettore induzione magnetica B è in ogni punto tangente alle linee di forza del campo magnetico.
Il modulo del vettore induzione magnetica in un punto P a distanza r dal filo è dato dall’espressione
Questa è nota come legge di Biot e Savart ed è valida nel caso di un filo rettilineo molto lungo.
Chi è interessato alla dimostrazione di questa formula la trova a questo link Campo magnetico generato da un filo rettilineo.
μ0 è la permeabilità magnetica del vuoto
L’induzione magnetica B generata da un lungo filo percorso da corrente è direttamente proporzionale alla corrente che scorre nel filo e inversamente proporzionale alla distanza da esso.
Vediamo un esempio.
Vogliamo calcolare l’intensità di corrente che deve circolare in un filo rettilineo molto lungo affinché l’induzione magnetica, in un punto a distanza 1 cm dal filo abbia il valore di 1 T (Tesla).
Applichiamo la legge di Biot e Savart
Da questa ricaviamo la corrente
Avrete notato il valore esagerato per la corrente, questo perché il valore di 1 T per l’induzione magnetica è decisamente troppo elevato e difficilmente ottenibile.
Per finire dobbiamo fare un’osservazione molto importante.
Il campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente NON è uniforme, infatti non è uguale in ogni punto, ma diminuisce all’aumentare della distanza da esso.
Nella prossima lezione studiamo Azioni tra due fili percorsi da corrente.