Campo magnetico terrestre

Concorso Progetto Lauree Scientifiche - Fisica
Università degli Studi di Milano - Bicocca
A cura di Bugliari A., Fontanesi S. e Leidi A.
Classe 5^I
Liceo Scientifico Statale L.Mascheroni - Bergamo
Il fatto che un ago magnetico, libero di
muoversi, ruota fino a disporsi nella direzione
Sud-Nord dimostra che esso è soggetto ad
un campo magnetico. In effetti, la Terra è un
enorme magnete, che esercita i suoi effetti su
tutti gli altri magneti posti nelle vicinanze.
Campo magnetico terrestre
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Vicino al Polo Nord geografico c è una zona
chiamata
, verso cui si dirigono
tutti i poli nord delle bussole. In modo
corrispondente, nei pressi del polo Sud geografico
si trova il
Campo magnetico terrestre
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Per capire le proprietà del campo
magnetico si utilizza quindi un piccolo
magnete di prova, cioè un piccolo ago
magnetico, che genera un campo
abbastanza debole da non disturbare
quello dovuto al sistema che esaminiamo.
Se si mette il magnete di prova all interno
di un campo magnetico, in questo caso
quello terrestre, ci si accorge che l ago
ruota fino ad una posizione di equilibrio.
Campo magnetico terrestre
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Si può quindi determinare la direzione ed il
verso del campo.
La direzione è data dalla retta passante per i poli
nord e sud del magnete di prova
Il verso va dal polo sud al polo nord del magnete
di prova.
direzione
N
S
verso
Campo magnetico terrestre
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Scopo
Lo scopo dell esperimento è calcolare
l intensità del campo magnetico terrestre
Campo magnetico terrestre
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Materiale
Campo magnetico terrestre
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Distanza
bobine 10.5cm
Raggio bobina
R = 10.5 cm
Campo magnetico terrestre
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2 bobine da 200 spire di raggio medio 10.5 cm
montate su un supporto con i centri a circa 10.5
cm di distanza
un magnete cilindrico
disco goniometrico
ago indicatore per facilitare il rilevamento delle
posizioni angolari
un tester usato come amperometro
cavetti di rame per le connessioni elettriche
alimentatore stabilizzato in corrente continua
Campo magnetico terrestre
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Si sospende il magnete di prova sopra il
goniometro, posto sulla piastra, al centro delle
due bobine, in modo che risulti equidistante da
entrambe
Si ruota tutto l apparato in modo che l asse delle
bobine risulti ortogonale alla direzione del
campo magnetico terrestre e quindi il magnete è
parallelo al piano delle bobine (fig.pag.11)
Campo magnetico terrestre
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Campo magnetico terrestre
11
Si aziona la corrente per creare il campo
magnetico tra la due bobine
Si modifica l intensità della corrente finché
l aghetto non forma un angolo di 45º sul
goniometro
Si invertono i due cavetti e si ripete
l esperimento: questa volta l aghetto dovrà
fermarsi a -45º, visto che il campo magnetico
creato dalle bobine ha direzione opposta
rispetto a quella di prima
Campo magnetico terrestre
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Bi
Campo magnetico
generato dalle
bobine
0º
45º
B
o
b
i
n
a
B
o
b
i
n
a
BT
Campo magnetico terrestre
Campo
magnetico
terrestre
13
Bi
Campo magnetico
generato dalle
bobine
0º
-45º
B
o
b
i
n
a
B
o
b
i
n
a
BT
Campo magnetico terrestre
Campo
magnetico
terrestre
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Azionando la corrente elettrica questa passa tra
le spire delle due bobine, creando così un
campo magnetico. Questo interferisce con il
campo magnetico terrestre in direzione
perpendicolare. Quando l angolo formato risulta
di 45º i due campi magnetici hanno la stessa
intensità. Noti il numero delle spire ed il loro
raggio e misurando l intensità della corrente
elettrica che genera il campo, si può calcolare
l intensità del campo magnetico terrestre.
Campo magnetico terrestre
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Nel primo esperimento, per far ruotare l aghetto
di un angolo di 45º, è necessario fornire una
corrente di intensità pari a I = -9,32mA
Nel secondo esperimento, dopo aver invertito i
cavi, per ottenere una rotazione di -45º, è
necessario fornire una corrente di intensità pari
a I = 9,38mA
Si considera l intensità media dei valori assoluti
delle intensità misurate, quindi I = 9,35mA
1
2
M
Campo magnetico terrestre
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Si calcola il campo magnetico terrestre
mediante la formula
BT
B
0
4
5
3
2
NI M
R
R(raggio bobina)= 10.5cm
N(somma del numero delle spire delle 2 bobine)=400
I = 9,35mA
M
Campo magnetico terrestre
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Sostituendo i valori trovati nella formula si ha:
BT
T m
4 10
A
7
4
5
3
2
B
0
4
5
3
2
NI M
R
400 9,35 10 3 A
0,105m
3,2 10 5 T
0,3G
L intensità del campo magnetico terrestre risulta
quindi pari a 3,2 x 10-5 T = 0,3G.
Tale valore è dell ordine di grandezza del valore
misurato del campo magnetico terrestre più
convalidato che è di circa 5 x 10-5 T.
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