Di Syed Hussain Ather – Aggiornato il 24 marzo 2022
Un campo magnetico è la regione invisibile attorno a un magnete dove agiscono le forze magnetiche. In un tipico dipolo, le linee di campo emergono dal polo nord, attraversano lo spazio e ritornano al polo sud:lo stesso schema che modella il campo geomagnetico della Terra.
Il campo terrestre protegge il pianeta dal vento solare, proteggendo lo strato di ozono e la vita sulla superficie. Il campo previene anche la perdita di gas atmosferici, svolgendo un ruolo cruciale nel mantenimento del nostro ambiente.
Posiziona un magnete sotto un foglio di carta, cospargilo con la limatura di ferro e osserva il disegno che forma. La disposizione risultante rivela la direzione e la concentrazione delle linee del campo magnetico attorno al magnete.
L'intensità del campo magnetico è misurata in Tesla (T). Quanto più fitte sono le linee di campo tra i poli, tanto più intenso è il campo.
Ogni volta che le cariche elettriche si muovono, producono un campo magnetico. In un filo rettilineo percorso da corrente I, il campo circonda il filo in anelli concentrici, una relazione descritta dalla legge di Ampère:
\(B =\dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}\)
dove \(\mu_0\) (4π×10⁻⁷ H/m) è la permeabilità dello spazio libero e r è la distanza dal filo.
La regola della mano destra aiuta a determinare la direzione dei campi magnetici attorno alle correnti:punta il pollice nella direzione della corrente convenzionale e le dita arricciate indicano la direzione del campo.
Il magnetismo dipende dalla disposizione degli elettroni all'interno degli atomi. Le categorie principali sono:
Quando una particella carica q si muove con velocità v in un campo elettrico E e in un campo magnetico B, la sua forza totale è data dall'equazione di Lorentz:
\(F =qE + q\mathbf{v}\times\mathbf{B}\)
La componente magnetica, \(q\mathbf{v}\times\mathbf{B}\), dipende dal prodotto incrociato della velocità e del campo magnetico, ed è zero quando v è parallelo a B.
Il prodotto incrociato produce un vettore perpendicolare a entrambi i vettori di input. Utilizzando la regola della mano destra, punta il dito indice lungo un vettore, il medio lungo l'altro e il pollice punta nella direzione del prodotto incrociato risultante.
Uno degli usi più familiari dei campi magnetici è nella risonanza magnetica (MRI). Le macchine generano campi di 0,2–0,3 T, allineando i nuclei di idrogeno nel corpo. Quando il campo viene spento, i nuclei ritornano al loro orientamento originale, emettendo segnali che vengono utilizzati per costruire immagini interne dettagliate.
Dallo scudo protettivo attorno alla Terra alla potente diagnostica negli ospedali, i campi magnetici sono fondamentali sia per il nostro mondo naturale che per la tecnologia moderna. Comprendere come si formano, interagiscono e possono essere sfruttati consente a scienziati e ingegneri di innovare in tutte le discipline.
