- Che cos'è un campo magnetico?
- Origine di un campo magnetico
- Tipi di campo magnetico
- Direzione di un campo magnetico
- Il campo magnetico terrestre
Spieghiamo cos'è un campo magnetico, come si produce e quali sono le sue caratteristiche. Vi parliamo anche del campo magnetico terrestre.
Che cos'è un campo magnetico?
Un campo magnetico è la rappresentazione matematica del modo in cui le forze magnetiche sono distribuite nel spazio che circonda una sorgente magnetica. Questa fonte può essere un magnete, un carico su movimento o uno corrente elettrica (molti carichi in movimento). Ogni volta che uno di questi elementi esiste, ci sarà un campo magnetico attorno ad esso, cioè un campo di forze magnetiche. Al di fuori di questo campo non ci sono effetti magnetici.
Una caratteristica fondamentale dei campi magnetici è che sono dipolo: hanno un polo nord e un polo sud, che sono anche chiamati polo positivo e polo negativo. non mi piace il campi elettrici che possono essere generati da cariche elettriche (come ad elettrone), non esistono “cariche magnetiche” che generano campi magnetici. I campi magnetici hanno sempre due poli associati. Di conseguenza le linee del campo magnetico sono sempre chiuse, come nel caso del magnete: lasciano il polo nord e arrivano al polo sud.
Origine di un campo magnetico
Perché un campo magnetico esista, deve esserci una fonte di energia magnetica (come un magnete), una carica in movimento o una corrente elettrica.Questi elementi sono gli unici in grado di creare un campo magnetico e gli unici che possono esserne influenzati.
Una carica elettrica (come un elettrone che si muove nello spazio) genera intorno a sé un campo magnetico che eserciterà una forza su un'altra carica in movimento. Lo stesso accade con le correnti elettriche.
Il caso dei magneti è particolare perché non sono coinvolte cariche in movimento, ma piuttosto questi materiali generano un campo magnetico a causa di alcuni fenomeni microscopici di una certa complessità.
Come descritto dalla Legge di Ampère e dalle equazioni di Maxwell, campi magnetici e campi elettrici spesso coesistono nel natura. Alcuni cambiamenti nel tempo di un campo magnetico producono campi elettrici. Un buon esempio della coesistenza di questi due campi è la radiazione elettromagnetica, come luce.
La presenza di campi magnetici può essere verificata utilizzando un dispositivo noto come magnetometro.
Tipi di campo magnetico
I campi magnetici possono essere classificati in base alla loro fonte di creazione:
- Campi magnetici provenienti da un magnete. I magneti sono materiali che hanno la particolarità di avere un campo magnetico permanente, creato da ciò che in fisico è noto come roteare elettroni (può essere inteso pensandolo come uno spin su se stessi). D'altra parte c'è metalli che possono "diventare" magneti quando magnetizzati da un campo magnetico esterno.
- Campi magnetici da corrente. Ogni carica in movimento produce un campo magnetico. Pertanto, una corrente elettrica produce anche un campo magnetico. Ad esempio: gli elettromagneti (come quello della figura sopra) sono dispositivi in cui tramite a batteria la corrente viene fatta circolare attraverso un filo avvolto su metallo. Questa corrente genera attorno ad essa un campo magnetico che magnetizza il metallo e genera un altro campo magnetico. Pertanto, gli elettromagneti vengono utilizzati per generare campi magnetici variabili poiché cambiando la corrente, il campo magnetico cambia.
Direzione di un campo magnetico
Le linee del campo magnetico ci dicono la sua direzione.
Ilindirizzo di un campo magnetico può essere descritto utilizzando linee o vettore, incaricato di indicare la direzione verso cui puntano le forze magnetiche. Nella figura sopra si vedono chiaramente le linee del campo magnetico generato dal magnete, che indicano la direzione della forza con cui il magnete interagisce con le particelle metalliche.
Il fatto che il campo magnetico abbia una direzione implica che sia un vettore. Qualsiasi forza è una grandezza vettoriale, cioè rappresenta una grandezza che ha una direzione e un senso, come la velocità. Poiché il campo magnetico è proporzionale alla forza magnetica, allora è anche una grandezza vettoriale. Infatti è interessante notare che la forza magnetica avvertita da una particella in movimento immersa in un campo magnetico è sempre perpendicolare alla direzione di quel campo e alla sua stessa velocità.
Il campo magnetico terrestre
Il nostro pianeta ha un campo magnetico naturale, chiamato anche campo geomagnetico. Nel centro di terra c'è la ghisa (per l'alto temperature). A causa della rotazione terrestre, questo liquido metallico è in costante movimento, formando una corrente elettrica (mentre il metallo si muove, gli elettroni che lo compongono si muovono). Questa corrente è ciò che produce il campo magnetico terrestre così intenso da fuoriuscire dalla superficie terrestre.
Il campo magnetico terrestre svolge un ruolo molto importante poiché devia radiazioni molto pericolose per gli esseri viventi dal sole. Senza il campo magnetico terrestre, il atmosfera sarebbe distrutto dai raggi cosmici. Le bussole che usiamo per la navigazione interagiscono con questo campo: il suo ago magnetizzato è sempre allineato con il campo magnetico terrestre, indicando il nord. Inoltre, molti animali migratori utilizzano il campo magnetico del pianeta per orientarsi e muoversi sempre nelle stesse direzioni in determinati periodi dell'anno.