Come generare un campo magnetico

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Un campo magnetico è un campo di forze invisibili che viene generato nello spazio dal moto di una carica elettrica o da un campo elettrico variabile nel tempo. La sua unità di misura è il Tesla e si tratta di un campo vettoriale, ossia possiede un'intensità, una direzione e un verso, (a differenza di grandezze scalari come, ad esempio, la temperatura). Un campo magnetico può essere creato da cariche elettriche in moto, cioè da una corrente, oppure da un magnete permanente. Utilizzando pochi oggetti facilmente reperibili in ambito domestico sarà possibile generare campi magnetici e prendere visione di questo fenomeno.Provare a fare degli esperimenti casalinghi ci permetterà di avvicinarci alla fisica e capire che non si tratta di un mondo così distante da noi. Verificare coi nostri occhi i fenomeni che studiamo a scuola potrà inoltre aiutarci a memorizzare una materia che, spesso, risulta ostica per gli studenti. Attraverso i passaggi successivi di questa guida ci occuperemo di illustrarvi come dovete procedere per riuscire a generare un campo magnetico.

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Occorrente

  • calamite
  • batteria da 9 Volt
  • filo elettrico
  • barretta di ferro
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Campo magnetico con le calamite

Innanzitutto bisogna dire che il campo magnetico può essere generato da dei magneti permanenti, più comunemente conosciuti con il nome di calamite: queste sono formate da sostanze ferromagnetiche, come il ferro o l'acciaio, che possono essere magnetizzate. Il magnete presenta due poli, definiti rispettivamente polo nord e polo sud. Un minerale che possiede delle intense proprietà magnetiche è la magnetite (formata da 72,5 % di ferro), ma dobbiamo ricordare che anche se avviciniamo un generico materiale ferroso ad un campo magnetico, questo presenterà una magnetizzazione, che svanirà una volta che verrà allontanato dal campo magnetico. Dal polo nord, le linee di forza si dirigono verso il polo sud. È possibile immaginare queste linee di forza come degli invisibili fili che escono dal polo nord e in maniera ellittica entrano nel polo sud. Ora che abbiamo appreso queste nozioni di base possiamo illustrarvi come generare un campo magnetico, osservando il fenomeno e verificando la teoria sul campo. L'esperimento è semplicissimo e occorreranno solo due piccoli magneti, quindi due semplici calamite. Possiamo comprarle in un qualsiasi negozio di ferramenta oppure recuperarle da qualche oggetto rotto di uso domestico (in qualsiasi motore elettrico, per esempio). Bisognerà disporre i due magneti uno di fronte all'altro e tenerli separarti tramite una bacchetta di ferro (che andrà a collegare i baricentri dei magneti). Si andrà così a ottenere un campo magnetico, la cui forza del campo sarà proporzionalmente comparabile alla grandezza dei magneti. Questa si potrà verificare inserendo nel campo degli oggetti ferrosi che ne saranno attratti.

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Campo magnetico con la corrente

Se il campo magnetico ottenuto con le calamite è la soluzione più semplice, e probabilmente lo abbiamo già riprodotto da bambini giocando con vecchi oggetti ormai in disuso, un campo magnetico generato da corrente, invece, è di più complessa realizzazione, ma è comunque anch'esso facilmente realizzabile in ambito domestico. Basterà disporre di un filo, percorso da una certa corrente, come per esempio un filo collegato a una semplice batteria, anche da 9 Volt, la classica batteria rettangolare che possiamo recuperare facilmente da molti apparecchi elettronici. Disponendo il filo in modo tale che colleghi i due poli della batteria si creerà un campo magnetico attorno ad esso. Se il filo è rettilineo, la corrente genererà un campo magnetico di forma sferica attorno al filo, che rappresenterà quindi il centro del campo magnetico. Ogni particella che si trova ad attraversare tale campo magnetico subirà una forza, che viene denominata forza di Lorentz, ed è calcolabile con la seguente formula: F = B x I x L, in cui: F è la forza di Lorentz, I è l'intensità di corrente (che è misurabile tramite un amperometro) ed L è la lunghezza del filo in questione. Anche in questo caso potremo osservare il campo semplicemente avvicinando piccoli oggetti ferrosi, che verranno attratti dal campo e andranno quindi verso il filo elettrico.

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Campi magnetici osservabili nel quotidiano

Riassumendo, dobbiamo dire che la creazione di un campo magnetico non è un'operazione affatto complessa esecuzione, mentre la comprensione di come si genera e di come funziona un campo richiede delle conoscenze di fisica di base o un minimo di studio dedicato al fenomeno del magnetismo. Nella vita quotidiana, inoltre, va osservato che ogni elettrodomestico, ogni cavo e ogni dispositivo nel quale circola la corrente è in grado di generare un campo magnetico, anche se minimo. Anche se generare un campo può sembrare qualcosa di straordinario, nella realtà la nostra vita è pervasa dai campi magnetici (specialmente elettromagnetici) senza che questi siano un ostacolo in alcun modo alla nostra quotidianità. In molti casi, infatti, i campi magnetici vengono sfruttati per rendere più efficaci i nostri elettrodomestici. Basti pensare alle calamite utilizzate nei vari elettrodomestici al fine di aumentarne la funzionalità.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Durante l'operazione con il filo elettrico e la batteria prestiamo attenzione a non toccare direttamente il filo elettrico
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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