Il campo magnetico - Matematicamente

I magneti

I magneti sono degli oggetti che possiedono la capacità di attrarre altri oggetti, se essi sono di ferro.

I magneti possono essere di due tipi, naturali o artificiali.

Il primo magnete che fu scoperto era costituito da magnetite, ed era un magnete naturale; in particolare, la magnetite ha la capacità di rendere dei magneti degli oggetti che altrimenti non lo sarebbero; ad esempio, mettendo a contatto una sbarretta di ferro con un pezzo di magnetite, la barretta acquisisce la capacità di attrarre altri oggetti di ferro.

In questo caso, la barretta di ferro è diventata un magnete a sua volta; per questo si definisce magnete artificiale, o anche calamita.

Diverse sostanze possono essere magnetizzate in questo modo, ad esempio il ferro, il nichel, l’acciaio; tali sostanze vengono definite ferromagnetiche.

Tra le caratteristiche dei magneti vi è il fatto che ciascun magnete possiede due poli, il polo nord e il polo sud; avvicinano due magneti tra loro, essi possono attrarsi o respingersi: se avviciniamo due poli dello stesso tipo, essi si respingono:

poli-magnetici — I poli magnetici dello stesso tipo si respingono.

mentre poli diversi si attraggono:

Il campo magnetico terrestre

Tra i magneti più grandi e più importanti con cui abbiamo a che fare vi è quello terrestre; la Terra, infatti, costituisce un grande magnete, caratterizzato da un polo sud magnetico in corrispondenza del polo nord geografico, mentre in corrispondenza del polo sud geografico vi è un polo nord magnetico.

Considerando la Terra come un magnete, quindi, si parla di campo magnetico terrestre in riferimento agli effetti che esso crea sui magneti e i corpi che si trovano sulla sua superficie e in sua vicinanza.

Una delle principali prove della presenza del campo magnetico terrestre è il funzionamento delle bussole.

Le bussole sono costituite da un ago magnetico capace di ruotare attorno ad un perno, posto nel suo centro. Di conseguenza, l’ago può ruotare, orientando il suo nord magnetico il corrispondenza del sud magnetico terrestre, ovvero verso il polo nord geografico.

Così come nel caso del campo elettrico, anche per il campo magnetico è possibile individuare direzione e verso del campo.

Per farlo, si considera un ago magnetico, considerato un magnete di prova, cioè abbastanza debole da non modificare il campo magnetico circostante.

L’ago magnetico, come all’interno di una bussola, può ruotare attorno al proprio centro; una volta che l’ago magnetico si sarà fermato nella posizione di equilibrio, esso fornirà le informazioni riguardo direzione e verso del campo magnetico.

La direzione del campo magnetico è quella su cui giace la retta che unisce il polo nord e il polo sud dell’ago; la direzione, invece, è data dal verso che va dal polo sud al polo nord.

Le linee di campo

Come nel caso del campo elettrico, anche per il campo magnetico possiamo rappresentare l’andamento del campo attraverso delle linee.

Le linee di campo sono più dense dove il campo magnetico è più intenso; la loro direzione segue quella del campo magnetico (cioè sono uscenti dai poli nord e entranti nei poli sud); esse sono tangenti in ogni punto alla direzione del campo magnetico.

Come già accennato nel caso del campo elettrico, anche se le linee di campo sono una rappresentazione teorica, e non esistono nella realtà; possiamo avere, però, un riscontro pratico della presenza del campo magnetico e delle linee di campo grazie ad un esperimento.

Ponendo della limatura di ferro sopra un foglio di carta, e al di sotto di esso una calamita, notiamo che la limatura di ferro si orienterà nella direzione del campo magnetico generato; la limatura, quindi, disegna delle linee che si accumulano sui poli della calamita, disponendosi a raggiera lungo il campo, con densità minore mano a mano che ci si allontana dai poli.