Fisica

Cenni sul Magnetismo

- Cenni sulla causa del magnetismo terrestre

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La Luna, come del resto la Terra, ha un proprio campo magnetico (anche se quello del nostro satellite è molto debole ) che influenza più fattori a lui legati.

Ma cos'è il magnetismo?

Fino dall'antichità suscitarono interesse i fenomeni magnetici e più in particolare le curiose proprietà della magnetite.Quella della magnetite e dell'ambra è la storia degli inizi dell'elettricità e magnetismo.Lo sviluppo moderno di questi studi cominciò nel circa nel 1600. Sin da allora, dagli studi di Gilbert, si individuò la vera causa ( accantonando le leggende e teorie precedenti ) dell'orientamento degli aghi magnetici e delle calamite sospese : la Terra, che doveva comportarsi come un enorme magnete. Egli dimostrò come un piccolo ago magnetico posizionato su una sfera di magnetite seguisse delle "linee magnetiche" che lo posizionavano all'"equatore" in direzione perpendicolare al raggio uscente dal centro della magnetite mentre ai poli in direzione dello stesso raggio, puntando il centro della sfera. ( Per quanto riguarda la Terra, l'angolo, sul piano orizzontale, tra la direzione dell'ago magnetico ed il meridiano del luogo è detto declinazione magnetica mentre l'angolo compreso tra il piano d'inclinazione dell'angolo ed il piano orizzontale è detto inclinazione magnetica )

Queste "line magnetiche" altro non sono che le linee di forza di un campo magnetico, infatti spargendo della limatura di ferro intorno a una calamita è possibile evidenziare le linee di forza del campo magnetico da essa generato. I frammenti si dispongono spontaneamente lungo curve la cui direzione in ogni punto coincide con quella del campo, e la cui densità è proporzionale alla sua intensità.

Il campo di forze è quindi la regione dello spazio in cui si manifesta l'azione di una forza. Le caratteristiche del campo sono schematizzate graficamente per mezzo di un insieme di curve, dette linee di forza o di campo che godono di alcune proprietà: la densità delle linee è proporzionale all'intensità del campo, così esse sono molto fitte in regioni in cui la forza è intensa e distanziate dove la forza è debole; la direzione della forza in un determinato punto del campo è quella della retta tangente alla linea di forza passante per quel punto; per ogni punto dello spazio passa una e una sola linea di forza.

SI scoprì in seguito la presenza di relazioni importantissime tra campo magnetico ed elettrico, esplicitate da Biot e Savart nella formula:

B = ( u / 2¶ ) x ( I / r )

dove B è il campo magnetico, I è l'intensità della corrente che percorre un filo ed r la distanza dal filo al punto dove viene misurato il campo. u è una costante di proporzionalità, chiamata permeabilità magnetica. Importante osservazione è che il campo magnetico B prodotta dal filo in un punto A è diretto perpendicolarmente al filo e alla distanza di A dal filo stesso. ( Regola della mano destra : il pollice rappresenta la direzione della corrente , mentre le dita rappresentano l'andamento del campo magnetico ).

Un campo magnetico particolarmente intenso si può ottenere avvolgendo più volte un filo conduttore formando una bobina o solenoide. Il campo che si otterrà sarà quasi uniforme all'interno della bobina e molto intenso ( infatti le linee di campo sono parallele, pressochè equidistanti e molto dense) e molto simile a quello generato da una calamita a forma di sbarra per quanto riguarda l'esterno della bobina.

Si scoprì anche che un filo percorso da corrente tende a spostarsi in direzione perpendicolare ad un campo magnetico. L'intensidà della forza che agisce sul filo dipende inoltre dalla sua direzione: è massima quando il filo è perpendicolare al campi ed è zero quando campo e filo sono paralleli. Con misure accurate si può vedere come essa sia proporzionale alla componente perpendicolare del campo rispetto il filo, alla corrente che la percorre ad alla lunghezza del filo immersa nel campo magnetico.

F = I l B_p

Vediamo così che il campo magnetico B_p di 1 tesla agendo perpendicolarmente su 1 metro di lunghezza di filo conduttore produce una forza F di 1 newton.

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Ma analizziamo ora il perchè la Terra si comporti come un magnete:

Naturalmente sono state formulate diverse ipotesi. La prima sosteneva che al centro della Terra il nucleo ferroso si comportasse come un'enorme calamita in grado quindi di creare un campo magnetico.Tutto ciò fu smentito quando si dimostrò che ogni sostanza perde le proprie caratteristiche magnetiche sopra una determinata temperatura, chiamata punto di Curie ( 950 ° per il ferro )

La seconda e più accreditata ipotesi si basa sul fatto che cariche elettriche in movimento generano un campo magnetico e viceversa. Per fornire un flusso elettrico sufficiente a creare il campo magnetico presente, l'interno della terra dovrebbe avere una conducibilità alta come quella dei metalli e l'unica parte della Terra che potrebbe forse avere tale conducibilità è il nucleo che, oltre ad essere un buon conduttore di corrente elettrica, deve funzionare come un generatore di corrente essendo in uno stato liquido mantenuto in agitazione e continuamente rimescolato.

Il campo magnetico terrestre è un campo dipolare che non coincide con l'asse di rotazione.