Magnetismo

In questo modulo studieremo le proprietà di un secondo campo, quello magnetico. Dopo aver descritto la sua fenomenologia e riconosciuto nelle correnti le sue sorgenti, passeremo ad una sua definizione formale. Scopriremo infine che questo campo ha una particolarità: non è conservativo. La natura della forza magnetica è infatti molto strana (centripeta): vedremo come descrivere e calcolare gli effetti di questa forza, prima sulle cariche, poi sulle correnti.

Prerequisiti

  • Calcolare e rappresentare un prodotto vettoriale
  • Definire i concetti di flusso e circuitazione di un campo vettoriale
  • Caratterizzare un moto circolare uniforme
  • Utilizzare il concetto di linee di campo
  • Calcolare il momento di una coppia di forze

Conoscenze (contenuti)

  • Effetti magnetici in natura.
  • L'esperimento di Oersted, l'interpretazione di Ampère.
  • La forza di Lorentz.
  • Campo magnetico B a partire dalla forza di Lorentz.
  • Campo magnetico a partire dalle correnti elettriche: il filo, la spira, il solenoide.
  • Circuitazione e flusso di B. Teorema di Ampère.
  • Campi non conservativi.
  • Moto di una carica in un campo magnetico.
  • Determinazione del rapporto carica/massa.
  • Moto di carica in campo elettrico e magnetico sovrapposti.
  • Azione del campo magnetico su un filo percorso da corrente
  • Azione del campo magnetico su una spira percorsa da corrente
  • Momento magnetico di una spira di corrente.
  • Interpretazione dell'interazione tra due magneti

Abilità

  • Verificare il teorema di Ampère nel caso del filo rettilineo di corrente
  • Calcolare le forze di interazione tra le diverse sorgenti del campo magnetico (fili, spire e solenoidi)
  • Spiegare l’interazione tra fili complanari percorsi da corrente
  • Scrivere le equazioni del moto e ricavare la traiettoria di una particella carica che interagisce con un campo elettrico e magnetico sovrapposti.
  • Descrivere l’esperimento di J.J. Thomson per determinare il rapporto e/m
  • Scrivere le equazioni di equilibrio nell'interazione campo magnetico - spire o di configurazioni più articolate.
  • Utilizzare il teorema di Ampère per determinare campi magnetici
  • Spiegare l’attrazione/repulsione tra poli magnetici come interazione campo-corrente
  • Spiegare il principio di funzionamento di motore elettrico in corrente continua