Magnetismo

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In natura esiste un minerale sotto forma di ossido ferroso-ferrico a struttura cristallizzata e compatta, di colore grigio scuro, scoperto a Magnesia nell’Asia Minore e perciò chiamato magnetite, che ha la proprietà di attirare il ferro, il nichel, il cobalto e le loro leghe, metalli cui è stata adattata la definizione di sostanze ferromagnetiche. Da esse, soprattutto dalle leghe del ferro, che si magnetizzano facilmente, strofinandole con un pezzo di magnetite o lasciate a lungo nelle vicinanze di questo minerale, si ottengono magneti artificiali o calamite. Utilizzando acciaio, si possono costruire calamite molto potenti anche con altri procedimenti. Si dice che un corpo è magnetizzato quando ha acquistato, come la magnetite, la stessa proprietà di attirare il ferro. Le calamite possono essere a forma di sbarra rettilinea, a ferro di cavallo o a losanga, mobile su una punta, in modo che possa ruotare, come nella bussola. In quest’ultimo caso, a conferma dell’esistenza di un campo magnetico terrestre, si osserva che una stessa estremità di un ago magnetico è rivolta sempre verso il nord geografico e l’altra quindi verso il sud. Perciò le due estremità di una calamita si chiamano rispettivamente polo nord e sud. Immergendo un magnete artificiale nella limatura di ferro, notiamo che essa non aderisce nella parte centrale, ma solo alle due estremità, che sono per questo i centri delle forze magnetiche. L’azione magnetica però non è limitata solo ai poli, perché spezzando la calamita al centro, si riformano i due poli e così pure tutte le volte in cui di seguito si spezzano nuovamente le parti ottenute. In elettrostatica le cariche positive si possono separare dalle negative, mentre non è possibile ottenere da un magnete un polo isolato e perciò una calamita è costituita da un enorme numero di magneti microscopici con le loro due polarità. L’alternanza di questi poli, nord e sud, neutralizza l’azione magnetica all’interno di un magnete, che si evidenzia invece alle estremità libere dei poli. Questi microscopici magneti si dispongono disordinatamente quando non sono magnetizzati. Si orientano per influenza magnetica e questo fenomeno è simile alla polarizzazione dielettrica, come nelle figure sottostanti.

Le linee di forza magnetiche si possono rendere visibili, come da mia figura sottostante, poggiando per esempio su un magnete orizzontale un foglio di carta, teso su un telaio, sul quale si è sparsa la limatura di ferro. Con piccoli colpi sulla carta, la limatura si disporrà secondo linee curve chiuse, che uniscono i due poli e che non hanno né inizio né fine al contrario delle linee di forza nel campo elettrico, che hanno origine e fine sulle cariche.

In un campo elettrico inoltre una carica è sottoposta a una sola forza, mentre un ago di una calamita a losanga in un campo magnetico ruota per l’azione di due forze. Il verso di queste linee di forza magnetiche, inoltre, va per convenzione dal polo nord a quello sud e all’interno del magnete dal polo sud a quello nord. Quando si avvicinano gli stessi poli di due calamite, si osserva una reazione di repulsione, oppure di attrazione, avvicinando i poli diversi. Si può eseguire questa esperienza avvicinando alternativamente lo stesso polo di una calamita a forma di sbarra ai due poli di un ago magnetico mobile. Il fisico danese Hans Christian Oersted nel 1819 dimostrò che il magnetismo e l’elettricità sono manifestazioni affini. Era già noto che i fulmini facevano o vibrare gli aghi delle bussole durante i temporali, o deviare gli stessi in vicinanza di un fulmine caduto a terra.

Esperienza di Oersted

Oersted dispose vicino e al disopra di un ago magnetico un filo conduttore in posizione parallela allo stesso, ponendolo in comunicazione con i poli di una pila. Nel momento in cui il filo diventava incandescente per il passaggio di una forte corrente, il polo nord deviava verso ovest e all’interruzione della corrente ritornava a indicare il nord. Ripetendo l’esperienza allo stesso modo, ma rimettendo il filo al di disotto dell’ago invece esso deviava verso est. Da questa esperienza si deduce che la corrente elettrica genera quindi un campo magnetico e che:

• La deviazione dell’ago inverte la sua direzione, se il filo conduttore disposto vicino e in posizione parallela all’ago, si sposta sopra o sotto di esso.

• Invertendo la direzione della corrente anche l’ago devia con direzione opposta.

• Il medesimo filo, piegato e disposto in due tratti vicini, in posizione parallela all’ago, per le azioni opposte che si annullano, non fa deviare l’ago.

• L’azione dei due tratti, invece si somma se l’ago è posto tra i due.

L’azione della corrente sull’ago aumenta proporzionalmente al numero di giri dei tratti e l’ago in questo caso devia anche con una corrente molto debole.

Le linee di forza magnetica si possono osservare anche intorno a un filo metallico percorso da corrente. Si perfora un foglio di carta con un filo. Al passaggio della corrente elettrica in esso, la limatura di ferro, dapprima sparsa sul foglio, si disporrà in modo da formare un insieme di cerchi concentrici intorno al filo. Il loro verso è determinato dalla direzione dell’ago deviato.

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