Forza di Lorentz e campi magnetici

Un magnete attira piccoli pezzi di alcuni particolari metalli.
Due magneti si attraggono o respingo (a seconda dei poli vicini)

Rompendo in 2 un magnete si ottengono 2 magneti più piccoli.

I poli magnete si chiamano Nord (+) e Sud (-)

Esistono due tipi di magneti: pezzi di magnetite (metallo magnetizzato), circuiti percorsi da corrente.

I campi magnetici vengono generati da cariche in movimento. I magneti permanenti invece hanno gli atomi con gli spin allineati (pertanto non si annullano come avviene in un normale pezzo di metallo).

La foza esercitata da un campo magnetico su una carica in movimento al suo interno é detta Forza di Lorentz e vale:

dove B é il campo magnetico e si misura in Tesla (T) (o un Gauss G 1T = 10000G)

Notare che la particella devia, ma la sua velocità non varia in modulo, pertanto l'energia cinetica non varia e il lavoro é nullo.

Il campo magnetico della Terra vale circa

Simboli grafici del campo magnetico:

Una particella carica che si muove con moto rettilineo uniforme ed entra in un campo magnetico costante inizia a muoversi di moto circolare uniforme su una traettoria di raggio:

 (ricavabile ponendo uguale la forza di Lorentz alla forza centrifuga)

La frequenza con cui gira la carica é detta frequenza del ciclotrone e vale

 

Anche un conduttore attraversato da cariche subisce la forza di Lorentz
La forza di Lorentz esercitata su un filo attraversato da cariche vale:

Dove i é la corrente che lo attraversa

Se al posto che un conduttore linea avessi una spira (avvolgimento di conduttore lineare, diciamo un "cerchio" di conduttore lineare, tale che la spira giaccia su un piano parallelo al campo magnetico questa spira tenderà a ruotare di 90°, come avrebbe fatto l'ago magnetico di una bussola... Il che vuole dire che la spira genera un campo magnetico che tenderà ad allinearsi a quello esistente.

Alla stessa maniera l'ago magnetizzato di una bussola subisce da un campo magnetico (come quello terrestre) un momento che tende a farlo allineare al campo magnetico stesso. Tale momento M vale:

 dove

 é una costante che dipende dal magnete.
Una spira attraversata da corrente invece subisce un momento pari a:

 Dove i é la corrente che attraversa la spira e S la sua superficie
Per il principio di equivalenza di Ampere abbiamo che il campo magnetico generato da una spira percorsa da corrente é identico a quello di un magnete avente Lo stesso momento magnetico quindi:

Se io metto una spira a fianco all'altra posso costruire un solenoide. All'interno del solenoide avrò un campo magnetico costante orientato come il solenoide stesso.

Attenzione il campo magnetico NON é conservativo, quindi non posso definire un potenziale.