Campo magnetico prodotto dalla corrente
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- Categoria: Elettrotecnica
- Pubblicato Giovedì, 26 Settembre 2013 16:20
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Nel capitolo precedente abbiamo visto come, in presenza di un campo magnetico, sono osservabili azioni ben precise sulle correnti elettriche e sui conduttori in moto; abbiamo utilizzato proprio queste azioni per definire il vettore B e la relativa unità di misura (tesla), ma non abbiamo ancora trattato il modo di generare il campo magnetico stesso. Questo studio sarà l’oggetto dei presenti articoli.
Il mezzo tecnicamente più importante per produrre campi magnetici è costituito proprio dalla corrente elettrica. Quando un conduttore è percorso da corrente si osserva sperimentalmente la presenza di azioni magnetiche nello spazio circostante.
Il vettore induzione magnetica B intorno ad una corrente può essere misurato con il metodo descritto negli articoli precedenti «Definizione del vettore d'induzione magnetica B», attraverso la forza meccanica F prodotta su un secondo conduttore, pure percorso da corrente. La disposizione sperimentale è illustrata in fig. 2.1, dove la lunghezza del conduttore rettilineo è considerata molto grande rispetto al dispositivo di misura.
Fig 2.1 - Dispositivo di misura dell'induzione magneticaprodotta dalla corrente I
Si trova il massimo valore di F disponendo la corrente I1 parallelamente alla corrente I; la forza assume in tal caso la stessa direzione della distanza d, perpendicolare ad, I.
Il vettore induzione B risulta quindi perpendicolare ad I e a d, cioè tangente ad una circonferenza avente come centro la corrente I. Con lo stesso dispositivo si misura il modulo di B, che vale
(B in tesla, I in ampere, d in metri).
Il modulo B è direttamente proporzionale ad I ed inversamente proporzionale alla distanza d.
Fig 2.2 - a)Regola della vite per determinare il vettore B prodotto da I. - b) Mappa del vettore B intorno ad un conduttore rettilineo percorso da corrente - c) Andamento delle linee d'induzione intorno a più conduttori percorsi da corrente
La forza è repulsiva se, come in figura, I1 ha verso opposto rispetto ad I: è invece attrattiva se I1, ed I sono equiverse. Questo ci fornisce il verso di B, che si ricava con la regola della mano sinistra, a partire dal verso di I1 e di F.
Per mettere rapidamente in relazione il verso della corrente I e quello di B, è utile la regola della vite: se si ruota una vite destrorsa nel senso indicato da B, la vite avanza nel senso indicato da I (vedi fig. 2.2a).
Dopo aver misurato il vettore B in numerosi punti intorno al conduttore, è possibile tracciarne una mappa come in fig. 2.2b, dove il conduttore è visto in sezione, ed il simbolo indica + corrente entrante nel foglio (per convenzione si utilizza invece il simbolo •) per indicare corrente uscente dal foglio).
I vari vettori B sono sempre perpendicolari a d, e quindi sono tangenti a circonferenze aventi il centro coincidente con il conduttore, come già visto.
Tali circonferenze vengono indicate con il nome di linee di induzione del campo magnetico. Vedremo che, con disposizioni più complesse di conduttori, le linee di induzione non saranno sempre circolari, ma in ogni caso saranno sempre chiuse intorno a qualche corrente, come nell'esempio di fig. 2.3.
La somma algebrica di tutte le correnti racchiuse all'interno di una linea di induzione assume il nome di corrente concatenata con quella linea di forza e viene indicata con A1.
Ritornando al singolo conduttore rettilineo di fig. 2.2b si osserva che ciascuna linea di induzione concatena la stessa corrente I; in questo caso A coincide con il valore della corrente I.
Fig 2.3 - Campo prodotto da due conduttori percorsi da corrente nello stesso senso