Calamite e campo magnetico
Sei in gita sulle Dolomiti e il tuo compagno Marco tira fuori una bussola: l'ago, anche se trema un po', si ferma sempre nella stessa direzione. Chi lo guida? E perché una calamita attacca una graffetta senza toccarla? Alla fine della pagina saprai rispondere.
Poli e materiali magnetici
Una calamita (o magnete) è un oggetto che attira alcuni metalli. La forza è più intensa alle due estremità, chiamate poli: il polo nord e il polo sud.
La regola da ricordare: poli uguali si respingono, poli opposti si attraggono.
Non tutti i materiali sono attratti. Lo sono ferro, nichel e cobalto (e le leghe che li contengono, come l'acciaio). Rame, alluminio, plastica, legno, vetro non risentono della calamita.
Indica che cosa succede avvicinando: a) due poli nord; b) un polo nord e un polo sud.
Indica che cosa succede avvicinando: a) due poli nord; b) un polo nord e un polo sud.
Quali di questi materiali sono attratti da una calamita: ferro, rame, plastica, nichel, legno?
Quali di questi materiali sono attratti da una calamita: ferro, rame, plastica, nichel, legno?
Il campo magnetico
Una calamita agisce anche a distanza: la graffetta si muove senza contatto. Diciamo che la calamita crea nello spazio intorno a sé un campo magnetico: una regione in cui un altro magnete o un oggetto di ferro sente una forza.
Si può "vedere" il campo con la limatura di ferro: spargendola su un foglio posto sopra una calamita, i granellini si dispongono lungo linee curve che escono da un polo ed entrano nell'altro. Sono le linee di campo. Per convenzione escono dal polo nord e rientrano nel polo sud.
Le linee sono più fitte vicino ai poli: lì il campo è più intenso. Più ci si allontana, più il campo si indebolisce. Per questo la graffetta è attratta a 5 cm ma non a 30 cm: lontano il campo è troppo debole per farla muovere.
Che cos'è il campo magnetico e come si può visualizzare con la limatura di ferro?
Che cos'è il campo magnetico e come si può visualizzare con la limatura di ferro?
Una calamita attrae una graffetta da 5 cm di distanza, ma non da 30 cm. Spiega il motivo usando il concetto di campo magnetico.
Una calamita attrae una graffetta da 5 cm di distanza, ma non da 30 cm. Spiega il motivo usando il concetto di campo magnetico.
Poli inseparabili e magnetizzazione
Se spezzi una calamita a barra, non ottieni un polo nord e un polo sud separati: ottieni due calamite più piccole, ciascuna con il proprio nord e il proprio sud. I monopoli non esistono nei magneti comuni: i poli compaiono sempre in coppia.
Il motivo è che il materiale è fatto di tantissime regioni microscopiche, i domini magnetici, ognuna come una minuscola calamita. In un pezzo di ferro non magnetizzato i domini sono orientati a caso e i loro effetti si annullano. Avvicinando una calamita, i domini si orientano nello stesso verso e il ferro diventa a sua volta una calamita: è la magnetizzazione.
Nel ferro dolce, come un chiodo, la magnetizzazione è temporanea: tolta la calamita, l'agitazione termica rimescola i domini e l'effetto sparisce. Nell'acciaio dei magneti permanenti i domini restano allineati.
Se spezzi a metà una calamita a barra, che cosa ottieni? Spiega perché non si può isolare un solo polo.
Se spezzi a metà una calamita a barra, che cosa ottieni? Spiega perché non si può isolare un solo polo.
Un chiodo di ferro appoggiato a una calamita attira altri chiodi, ma, staccato, li lascia cadere. Spiega il fenomeno parlando di magnetizzazione temporanea e…
Un chiodo di ferro appoggiato a una calamita attira altri chiodi, ma, staccato, li lascia cadere. Spiega il fenomeno parlando di magnetizzazione temporanea e orientamento dei domini magnetici.
La Terra e la bussola
Anche la Terra si comporta come un'enorme calamita, con un campo che arriva fino nello spazio. Si pensa che nasca dai movimenti del nucleo esterno liquido, ricco di ferro.
La bussola è un ago magnetizzato libero di ruotare. Il suo campo si allinea con quello terrestre: l'estremità colorata, che è un polo nord dell'ago, punta verso il nord geografico.
Ma un polo nord è attratto solo da un polo sud: quindi vicino al polo nord geografico c'è un polo sud magnetico della Terra. I poli magnetici non coincidono con quelli geografici (asse di rotazione): sono vicini ma spostati, e col tempo si muovono lentamente.
Oggetti che possono falsare la lettura: coltellino o chiodi di ferro, fibbie e zip in acciaio, cellulari, auricolari, altre calamite, tralicci e cavi dell'alta tensione. Il loro campo si somma a quello terrestre e l'ago devia verso di loro.
L'ago di una bussola indica il nord. Spiega perché, descrivendo la Terra come una grande calamita, e dove si trova il polo magnetico rispetto a quello geografico.
L'ago di una bussola indica il nord. Spiega perché, descrivendo la Terra come una grande calamita, e dove si trova il polo magnetico rispetto a quello geografico.
Sei in montagna in Trentino senza GPS. Descrivi come ti orienteresti con una bussola e quali oggetti metallici o magnetici devi tenere lontani e perché.
Sei in montagna in Trentino senza GPS. Descrivi come ti orienteresti con una bussola e quali oggetti metallici o magnetici devi tenere lontani e perché.
Corrente e campo magnetico
Nel 1820 Ørsted notò che una bussola vicino a un filo percorso da corrente devia. Quindi anche una corrente elettrica crea un campo magnetico. L'ago si orienta secondo la somma del campo terrestre e di quello del filo, che nelle vicinanze è più intenso.
Se spegni la corrente, il campo del filo sparisce e resta solo quello terrestre: l'ago torna a indicare il nord.
Una bussola vicino a un cavo con corrente cambia direzione. Che cosa indica? Giustifica e spiega perché la bussola ritorna al nord se si spegne la corrente.
Una bussola vicino a un cavo con corrente cambia direzione. Che cosa indica? Giustifica e spiega perché la bussola ritorna al nord se si spegne la corrente.
Vuoi vedere il filo conduttore e il campo? Ci tornerai nel paragrafo sull'elettromagnete.
Vuoi chiudere il cerchio? Torniamo all'inizio: l'ago della bussola di Marco segue il campo magnetico terrestre, e la graffetta si muove perché la calamita genera un campo anche a distanza.
In sintesi
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Una calamita ha due poli, nord e sud: poli uguali si respingono, opposti si attraggono. I poli non si separano mai.
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Ferro, nichel e cobalto sono attratti dalle calamite; rame, plastica e legno no.
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Il campo magnetico è la regione in cui agisce la forza; si visualizza con la limatura di ferro e si indebolisce con la distanza.
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Nei materiali magnetici i domini si orientano nello stesso verso: nel ferro dolce l'effetto è temporaneo.
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La Terra è una grande calamita: l'ago della bussola punta al nord geografico, dove c'è un polo sud magnetico.
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Una corrente elettrica crea un campo magnetico e devia la bussola.