Campi magnetici: L'alba del magnetismo

Calamite

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Avrete sicuramente avuto a che fare con delle calamite (o magneti naturali). Esistono dei magnetini che generalmente si attaccano alla porta del frigorifero ed anche dei giochi magnetici.
Cerchiamo di descrivere il comportamento e le proprietà delle calamite con piccoli esperimenti qualitativi.

Avvicinando due calamite tra di loro si avverte una forza attrattiva o repulsiva, a seconda delle estremità che vengono avvicinate. Ogni calamita presenta infatti due estremità (o due facce) con proprietà opposte, dove le forze risultano particolarmente intense: esse vengono chiamate polo nord e polo sud.

Si chiama polo nord l'estremità del magnete che, libero di ruotare, si orienta nella direzione del polo nord geografico.

Si manifesta una forza repulsiva tra due poli uguali ed una forza attrattiva tra due poli diversi, un po' come accade con le cariche elettriche positive e negative.

Con un po' di attenzione è possibile far muovere, senza toccarla, una delle due calamite, manovrando opportunamente l'altra.

Alcuni degli oggetti citati sono sempre attratti dalla calamita. Questi oggetti sono fatti di materiali ferromagnetici. Essi, particolarmente importanti nello studio del magnetismo, sono relativamente pochi: ferro, cobalto, nichel e le loro leghe (l'acciaio è una lega di ferro e carbone).
Gli altri oggetti non sembrano reagire alla presenza della calamita (anche se alcuni ne risentono molto debolmente).

L'ago tenuto a contatto della calamita diventa a sua volta un magnete, caratterizzato dalla presenza di un polo nord e di un polo sud ai suoi estremi.

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La zona di spazio circostante un magnete si chiama campo magnetico

La limatura di ferro permette di visualizzare le linee di campo magnetico: esso infatti causa l'orientazione delle piccole scaglie di ferro che compongono la limatura.
L'andamento delle linee del campo dipende dalla forma della calamita.

I magneti naturali sono fatti di magnetite, un minerale di ferro le cui proprietà erano note fin dai Greci antichi (la Magnesia era infatti un regione della Grecia ricca di questo materiale).

Che differenza puoi notare fra il comportamento dell'ambra (o di un altro corpo che si può caricare per strofinio) ed un magnete naturale?

Come abbiamo visto, un magnete naturale attrae, senza bisogno di essere caricato, le sostanze ferromagnetiche. L'ambra invece ha bisogno di essere strofinata per acquistare una carica elettrica con la quale è in grado di attrarre oggetti leggeri fatti di qualunque materiale.

Esiste un'altra fondamentale differenza tra cariche elettriche e poli magnetici: mentre è possibile avere una carica singola (positiva o negativa), i poli magnetici non possono essere separati.

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Esiste una famosa esperienza detta della calamita spezzata: spezzando in due una calamita a barra, non si ottiene un polo nord e un polo sud isolati, ma si ricreano due calamite, ognuna con polo nord e polo sud e questo fenomeno persiste qualsiasi sia il numero di pezzi in cui tagliamo la calamita originaria.

La più semplice struttura magnetica esistente è un dipolo: non esistono monopoli magnetici!

Comunque si spezzi in due una calamita, si ricrea sempre un dipolo magnetico con un polo nord e un polo sud


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