Il Museo di Fisica di Sardegna

	Esperimenti interattivi ed exhibit News Eventi A G C
	Introduzione Il disco di Arago L'esperienza di Oersted L'induzione elettromagnetica Le Correnti di Foucault Azioni Elettrodinamiche Spire, Solenoidi e altro La misura del Campo Magnetico Proprietà Magnetiche dei materiali Esperimento di Levitazione E se non c'è variazione di Flusso? Il Campo Magnetico Rotante I campi ad Alta Frequenza Le foto	ESPERIMENTI INTERATTIVI ED EXHIBIT Le azioni elettrodinamiche sono le forze che si esercitano fra conduttori percorsi da corrente, e anche fra magneti e conduttori. Vediamo gli ingredienti che useremo: un magnete ad anello, fili mobili. Questi magneti hanno i poli sulle facce piane opposte. In questa foto un tratto di filo rettilineo è sospeso sopra il polo del magnete. Vediamo cosa accade quando si invia una corrente nel filo. Fai clic sulla foto per vedere il filmato La forza che agisce sul filo è perpendicolare in questo caso sia al filo che al campo, quindi diretta o alla destra o alla sinistra dell'apparecchio, come abbiamo visto. La forza con la quale un campo magnetico agisce su un filo percorso da corrente si chiama "Forza di Ampere". La forza elementare di Ampere dF che agisce su un elemento di conduttore di lunghezza dl percorso dalla corrente I è data da I volte il prodotto vettoriale dell'elemento di conduttore per il vettore induzione magnetica: dF = I * dl x B (Le grandezze in corsivo sono vettori) La seguente "Regola della mano sinistra" fornisce il verso della Forza di Ampere quando la corrente e il campo sono perpendicolari: Qui abbiamo due motorini in corrente continua collegati fra di loro. Sono stati smontati da due lettori di CD-ROM di computer guasti. Queste piccole macchine elettriche, che basano il loro funzionamento sui fenomeni visti sopra, sono di fatto perfettamente reversibili. Fai clic sulla foto per vedere il filmato Un altro esperimento nel quale vediamo cosa accade quando una spira circolare mobile, posta di fronte ad un polo di un magnete cilindrico, è percorsa da una corrente continua. Fai clic sulla foto per vedere il filmato. Che dovesse avvenire una traslazione era evidente. Ma vediamo cosa accade se la spira può ruotare liberamente attorno ad un asse verticale. Fai clic sulla foto per vedere il filmato. Dunque la spira si comporta come l'ago magnetico di una bussola. Si può dimostrare (Ampère lo fece nel 1820, subito dopo essere venuto a conoscenza della scoperta di Oersted) che la spira è equivalente ad un dipolo magnetico che ha un momento di modulo m = I.S, direzione perpendicolare al piano della spira e verso dato dalla "regola del cavatappi", essendo I è l'intensità della corrente e S la superficie della spira. Quindi se la spira può ruotare, essa si orienterà nel campo portandosi con la sua normale nella direzione del campo. Vediamo per conferma un altro esperimento. Nel quale il fatto che la spira equivalga ad un dipolo dotato di un certo momento è molto evidente. La corrente arriva alla spira per mezzo di due trecciole ritorte di fili di rame finissimi molto cedevoli alla torsione. Fai clic sulla foto per vedere il filmato Un altro esperimento assai più delicato: al posto dell'ago magnetico del disco di Arago mettiamo la nostra spira percorsa da corrente. Anche questo esperimento è piuttosto interessante! Fai clic sulla foto per vedere il filmato AZIONI FRA CORRENTI PARALLELE Questo è un dettaglio di un altro apparecchio che mostra ciò che succede quando due conduttori paralleli sono percorsi da corrente. L'apparecchio completo è visibile più sotto. Il modo in cui sono fissati i due conduttori appare nella immagine qui a fianco: Fai clic sulla foto per vedere il filmato La forza magnetica di attrazione fra i due conduttori è molto piccola. Essa è data dall'espressione che compare in figura, e vale sia per corrente continua che per corrente alternata. Poiché µ₀ = 4π * 10^-7 H/m si può valutare che con una corrente di 10 A in due conduttori paralleli distanti 1 cm, per ogni tratto di lunghezza di 10 cm la forza fra di essi è di 2 * 10^-5 N , uguale a circa 2 mg. LA FORZA DI LORENTZ Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), Olanda, grandissimo. La deflessione dei Raggi Catodici nei televisori e nei monitor (con il display non a Cristalli Liquidi o al Plasma), negli oscilloscopi, o di altre particelle cariche negli acceleratori è un effetto formalizzato da Lorentz, così come la tensione di Hall nei solidi conduttori nell'effetto che porta questo nome e molti altri fenomeni. Questo è un tubo a Raggi Catodici. Un sottile pennello di elettroni viene focalizzato all'interno sullo schemo fluorescente, e produce il punto luminoso verde visibile un po' sotto il centro. La deviazione degli elettroni è causata dalla Forza di Lorentz. Fai clic sulla foto per vedere il filmato Ancora un esperimento: effetto di un campo magnetico su due conduttori paralleli percorsi da correnti concordi. Perché avvicinando il magnete in modo che i due poli opposti si affaccino simmetricamente ai due conduttori, pur essendo le correnti concordi i conduttori deflettono in direzioni opposte? Fai clic sulla foto per vedere il filmato La Forza di Lorentz: effetto di un campo magnetico su una carica che si muove con velocità v. Su una carica elettrica che si muove in un campo magnetico agisce una forza, detta "di Lorentz", data dall'espressione in figura, e perpendicolare al piano della velocità e del campo. In figura è riportato il verso della forza per una carica positiva; per una carica negativa il verso è opposto. Questo è il primo Magnetron, storico reperto di laboratorio, tubo elettronico generatore di microonde coerenti di grande potenza, così come fu creato nel 1940 da Randall e Boot a Birmingham. In esso un campo magnetico assiale costringe gli elettroni emessi dal catodo a incurvarsi su orbite circolari e a cedere energia all'anodo sotto forma di intenso segnale ad altissima frequenza. E' proprio questo l'oggetto che fu spedito in gran segreto negli Stati Uniti affinché venisse là prodotto industrialmente come cuore del RADAR, apparecchio che diede agli alleati un vantaggio tattico straordinario. Il tubo di vetro è evidentemente quello per la vuotatura, mentre si vedono anche i tubi che costituiscono la camicia di raffreddamento. Le due piastre quadrate venivano inserite fra le espansioni polari di un grosso elettromagnete. Questa è la forma che il magnetron ha assunto attualmente per l'uso nei forni a microonde domestici: fornisce tipicamente 800 W continui alla frequenza di 2,45 GHz, lunghezza d'onda di 12,2 cm. Il campo magnetico è creato dai due magneti ad anello che stanno negli spazi ai lati dell'alettatura dell'anodo, coassiali con l'antenna di uscita dell'energia a radiofrequenza, visibile sulla destra. La Forza di Ampere che abbiamo visto nell'esperimento del conduttore che si muove sul magnete è originata dalla Forza di Lorentz che agisce sulle cariche che si muovono dentro il filo. La Regola del Cavatappi: il verso è quello di avanzamento di un cavatappi quando questo ruota nello stesso senso della corrente.