L'elettromagnetismo

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	23.02.2001
Numero di pagine:	6
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Relazione: l’elettromagnetismo
In natura esistono delle costanti come, per esempio, quella gravitazionale o quella dielettrica nel vuoto. Questo valore descrive le proprietà fondamentali delle particelle elementari e delle forze fondamentali della natura: generalmente compaiono nelle formule delle leggi fisiche con un valore costante, che non dipende dal tempo e dal luogo in cui la legge avviene.
Per ciò che concerne la costante di gravitazione universale “G”, per esempio, possiamo dire G = 6,67 10-11 N m2/kg2. Questa costante fu misurata da Cavendish con la bilancia a torsione.
La costante dielettrica, invece, compare nella formula della legge di Coulomb, che esprime l'intensità della forza elettrica agente tra due cariche q1 e q2 poste a distanza r ed è espressa dalla relazione: F = (1 / 4π e0) (q1 q2 / r 2).
Per ogni mezzo materiale si definisce una costante dielettrica specifica, che è sempre maggiore di quella del vuoto. Il valore della costante dielettrica del vuoto è ∑0 = 8,85 10-12 F / m.

Sapendo quindi che
Felettrica = (k0 q1q2)/d2
e anche che
Fgravitazionale= (G m1m2)/d2
Possiamo dire che esiste un nesso tra le due forze; entrambe –infatti- corrispondono al prodotto delle masse dei due elementi in questione, e sono inversamente proporzionali al quadrato della distanza. E’ comunque necessario precisare che la forza gravitazionale è sempre di tipo attrattivo; infatti in virtù dell’attrazione gravitazionale due corpi tenderanno sempre ad attrarsi. Due cariche elettriche puntiformi, diversamente, sono legate da forze attrattive se hanno carica elettrica discorde; in caso contrario, la forza che agisce tra loro, sarà di tipo repulsivo. Questa legge rimane valida anche per ciò che riguarda il magnetismo: due poli magnetici possono respingersi o attrarsi a vicenda, in funzione della loro polarità, appunto. Bisogna sottolineare il fatto che i poli magnetici sono sempre due o suoi multipli, visto che non esistono singole cariche magnetiche, solo polarità.
Per concludere il discorso possiamo riassumere dicendo che:
1)Fg =-G (m1 m2)/d2 ž G=6,7 10-11 Nm2/kg2
2)Fe = ke (q1 q2)/d2 ž ke = 9 109 Nm2/C2
3)Fm = km (p1 p2)/d2 ž km = 1,1 10-7 Ns2/C2
In questo caso diremo che “ž” rappresenta il verso e la direzione del vettore F!
Storia degli studi sul magnetismo
Le proprietà magnetiche di alcuni materiali erano già note agli antichi greci, ai romani e ai cinesi: presso questi popoli infatti era conosciuta la capacità dell'ossido di ferro chiamato magnetite di attrarre limatura di ferro. Essi –inoltre- avevano osservato che una sbarretta di ferro messa in contatto con frammenti di magnetite si magnetizza, ovvero diventa esso stesso un magnete naturale, capace di attrarre altri pezzi di ferro: il magnete che si è così prodotto è polarizzato, mostra cioè alle estremità un polo nord e un polo sud magnetici. Poli simili si respingono, mentre poli diversi si attraggono.
L'uso della bussola per la navigazione in Occidente e le prime ricerche sul comportamento dell'ago magnetico risalgono circa al 1200, ma il primo studio organico dei fenomeni magnetici si trova nell'opera De magnete pubblicata nel 1600 dal fisico William Gilbert. Lo scienziato, utilizzando un ago magnetico e una calamita di forma sferica, osservò che la Terra stessa si comporta come un'enorme calamita e, attraverso una serie di esperimenti condotti con metodo scientifico, riuscì a sconfessare numerose nozioni scorrette sul magnetismo accettate fino ad allora.
Qui si possono notare le linee di forza del campo elettrico generato dalla calamita. Si noti anche che la densità della segatura di ferro è proporzionale all’intensità del campo stesso.
Tutti sappiamo che la bussola risente del campo elettromagnetico terrestre, cioè in funzione di esso segna sempre il Nord magnetico. L’italiano Alessandro volta, inventore della batteria, condusse un giorno un esperimento. Grazie al suo accumulatore elettrico, fece passare attraverso ad un filo conduttore della corrente elettrica. Era sua intenzione dimostrare che il passaggio dell’elettricità attraverso un conduttore, genera un campo elettrico. All’inizio dispose il conduttore sull’ago della bussola in maniera perpendicolare; aprì il contatto aspettandosi un conseguente “sfarfallamento” dell’ago. Ciò non accadde! Riprovò l’esperimento una seconda volta, questa volta, però, apportando una verifica.
L’ago venne disposto in maniera parallela all’ago della bussola, anzi venne messo appena sopra l’ago della bussola. Appena aprì il contatto l’ago della bussola impazzì! Volta ne concluse che l’ago tende ad allontanarsi il più possibile dal campo elettrico cioè in maniera perpendicolare, proprio come all’inizio dell’esperimento!
La Terra è circondata da un intenso campo magnetico, come se al suo interno ci fosse un enorme magnete. I geofisici ritengono che tale campo sia prodotto dai moti convettivi degli elementi metallici presenti allo stato fuso nel nucleo terrestre. L’ago di una bussola si orienta sempre nella direzione dei poli magnetici.
Relazione: l’elettromagnetismo
In natura esistono delle costanti come, per esempio, quella gravitazionale o quella dielettrica nel vuoto. Questo valore descrive le proprietà fondamentali delle particelle elementari e delle forze fondamentali della natura: generalmente compaiono nelle formule delle leggi fisiche con un valore costante, che non dipende dal tempo e dal luogo in cui la legge avviene.
Per ciò che concerne la costante di gravitazione universale “G”, per esempio, possiamo dire G = 6,67 10-11 N m2/kg2. Questa costante fu misurata da Cavendish con la bilancia a torsione.
La costante dielettrica, invece, compare nella formula della legge di Coulomb, che esprime l'intensità della forza elettrica agente tra due cariche q1 e q2 poste a distanza r ed è espressa dalla relazione: F = (1 / 4π e0) (q1 q2 / r 2).
Per ogni mezzo materiale si definisce una costante dielettrica specifica, che è sempre maggiore di quella del vuoto. Il valore della costante dielettrica del vuoto è ∑0 = 8,85 10-12 F / m.

Sapendo quindi che
Felettrica = (k0 q1q2)/d2
e anche che
Fgravitazionale= (G m1m2)/d2
Possiamo dire che esiste un nesso tra le due forze; entrambe –infatti- corrispondono al prodotto delle masse dei due elementi in questione, e sono inversamente proporzionali al quadrato della distanza. E’ comunque necessario precisare che la forza gravitazionale è sempre di tipo attrattivo; infatti in virtù dell’attrazione gravitazionale due corpi tenderanno sempre ad attrarsi. Due cariche elettriche puntiformi, diversamente, sono legate da forze attrattive se hanno carica elettrica discorde; in caso contrario, la forza che agisce tra loro, sarà di tipo repulsivo. Questa legge rimane valida anche per ciò che riguarda il magnetismo: due poli magnetici possono respingersi o attrarsi a vicenda, in funzione della loro polarità, appunto. Bisogna sottolineare il fatto che i poli magnetici sono sempre due o suoi multipli, visto che non esistono singole cariche magnetiche, solo polarità.
Per concludere il discorso possiamo riassumere dicendo che:
1)Fg =-G (m1 m2)/d2 ž G=6,7 10-11 Nm2/kg2
2)Fe = ke (q1 q2)/d2 ž ke = 9 109 Nm2/C2
3)Fm = km (p1 p2)/d2 ž km = 1,1 10-7 Ns2/C2
In questo caso diremo che “ž” rappresenta il verso e la direzione del vettore F!
Storia degli studi sul magnetismo
Le proprietà magnetiche di alcuni materiali erano già note agli antichi greci, ai romani e ai cinesi: presso questi popoli infatti era conosciuta la capacità dell'ossido di ferro chiamato magnetite di attrarre limatura di ferro. Essi –inoltre- avevano osservato che una sbarretta di ferro messa in contatto con frammenti di magnetite si magnetizza, ovvero diventa esso stesso un magnete naturale, capace di attrarre altri pezzi di ferro: il magnete che si è così prodotto è polarizzato, mostra cioè alle estremità un polo nord e un polo sud magnetici. Poli simili si respingono, mentre poli diversi si attraggono.
L'uso della bussola per la navigazione in Occidente e le prime ricerche sul comportamento dell'ago magnetico risalgono circa al 1200, ma il primo studio organico dei fenomeni magnetici si trova nell'opera De magnete pubblicata nel 1600 dal fisico William Gilbert. Lo scienziato, utilizzando un ago magnetico e una calamita di forma sferica, osservò che la Terra stessa si comporta come un'enorme calamita e, attraverso una serie di esperimenti condotti con metodo scientifico, riuscì a sconfessare numerose nozioni scorrette sul magnetismo accettate fino ad allora.
Qui si possono notare le linee di forza del campo elettrico generato dalla calamita. Si noti anche che la densità della segatura di ferro è proporzionale all’intensità del campo stesso.
Tutti sappiamo che la bussola risente del campo elettromagnetico terrestre, cioè in funzione di esso segna sempre il Nord magnetico. L’italiano Alessandro volta, inventore della batteria, condusse un giorno un esperimento. Grazie al suo accumulatore elettrico, fece passare attraverso ad un filo conduttore della corrente elettrica. Era sua intenzione dimostrare che il passaggio dell’elettricità attraverso un conduttore, genera un campo elettrico. All’inizio dispose il conduttore sull’ago della bussola in maniera perpendicolare; aprì il contatto aspettandosi un conseguente “sfarfallamento” dell’ago. Ciò non accadde! Riprovò l’esperimento una seconda volta, questa volta, però, apportando una verifica.
L’ago venne disposto in maniera parallela all’ago della bussola, anzi venne messo appena sopra l’ago della bussola. Appena aprì il contatto l’ago della bussola impazzì! Volta ne concluse che l’ago tende ad allontanarsi il più possibile dal campo elettrico cioè in maniera perpendicolare, proprio come all’inizio dell’esperimento!
La Terra è circondata da un intenso campo magnetico, come se al suo interno ci fosse un enorme magnete. I geofisici ritengono che tale campo sia prodotto dai moti convettivi degli elementi metallici presenti allo stato fuso nel nucleo terrestre. L’ago di una bussola si orienta sempre nella direzione dei poli magnetici.