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Immagine da Istruzione N. 432 PARAVIA

Descrizione

Un telaio conduttore rettangolare di resistenza molto piccola è connesso a due morsetti. Al centro dei due lati orizzontali vi sono due supporti ognuno per un ago magnetico ruotante su una punta a bassissimo attrito. Il terzo ago magnetico è sostenuto da un'asta mobile che può scorrere sul lato verticale del telaio e quindi può essere posizionato anche al suo centro. Se si vuole mostrare l'andamento delle linee del campo magnetico generato dalla corrente, si appoggia un cartoncino, posto orizzontalmente sull'asta mobile al posto dell'ago, e lo si cosparge di polvere di ferro dolce prima di fornire la corrente alla spira. L'apparecchio è posto su un basamento in legno. Per iniziare la prova si dispone l’apparecchio in direzione del meridiano magnetico terrestre in modo che ogni ago magnetico sia parallelo al piano del telaio. Poi si osserva che, al passaggio di una forte corrente attraverso il conduttore, la direzione dell'ago magnetico ad esso vicino cambia, posizionandosi in modo perpendicolare rispetto alla direzione della corrente. L'ago posto sopra si dispone in modo opposto a quello sotto, perché il verso della corrente è opposto, mentre quello al centro si dispone seguendo la regola della spira; regola mnemonica riportata nella figura sotto. Se la spira è vista di fronte e la corrente circola in senso orario si affaccia il sud, altrimenti si affaccia il nord. Per avere un'idea del comportamento dei due aghi posti sopra e sotto, si può usare la regola della mano destra, col pugno chiuso idealmente intorno al filo e con il pollice che indica il verso della corrente. Le dita del pugno chiuso rappresentano il verso delle linee del campo magnetico intorno al filo. E' ovvio che se la corrente circolante nel telaio è debole, gli aghi si disporranno in direzione della somma vettoriale tra il campo magnetico terrestre e quello generato dalla corrente.

L'esperimento di Hans Christian Ørsted (o Oersted), dal nome del fisico che lo condusse nel 1820, fu il primo esperimento, che ebbe risonanza, a dimostrare una correlazione tra la corrente elettrica e il campo magnetico. In realtà un'identica esperienza fu compiuta già nel 1802 da Gian Domenico Romagnosi, ma venne ignorata dalla comunità scientifica internazionale. Lo stesso Ørsted scriveva in una pubblicazione dell'Enciclopedìa di Edimburgo nel 1830, che “… la conoscenza del lavoro di Romagnosi avrebbe anticipato la scoperta dell'elettromagnetismo di diciotto anni…”

Dopo aver terminato una lezione, così si racconta, Ørsted scoprì che avvicinando una bussola magnetica ad un filo elettrico in cui scorreva corrente, l'ago magnetico della bussola si muoveva improvvisamente. Ørsted fu così sorpreso che ripeté l'esperimento. Egli realizzò un circuito con il filo conduttore in direzione nord-sud fissata dai poli geografici. Al di sotto del filo, mise l'ago magnetico che si indirizzò spontaneamente lungo la stessa direzione del filo. Chiuse il circuito e notò che appena la corrente passava per il conduttore, l'ago magnetico deviava la propria direzione e se la corrente fornita era di alta intensità, la direzione diventava perpendicolare a quella del filo. Ne concluse che un conduttore percorso da cariche elettriche in movimento genera nello spazio circostante un campo magnetico e se la corrente è abbastanza intensa, l'ago punta in direzione perpendicolare alla direzione del filo.

Era noto fino ad allora che un magnete faceva spostare l'ago di una bussola posto nelle vicinanze. Le interazioni note in fisica erano tra masse, o tra cariche o tra magneti permanenti, mentre non era stata scoperta ancora l'interazione tra carica in moto e magnete permanente.

Le linee di forza del campo magnetico (B) generato da un filo rettilineo percorso da corrente (i) sono circolari e concentriche tra loro (il centro comune è il filo per cui passa la corrente). Il verso del vettore-campo magnetico si intuisce con la regola della mano destra: puntando il pollice nel verso della corrente elettrica, le altre dita si chiudono nel verso del campo indicando così il verso del campo magnetico, come si è detto sopra. Il tutto si può anche facilmente capire usando della limatura di ferro posta su un cartoncino attraversato perpendicolarmente da un filo conduttore. Dopo qualche secondo si nota che la limatura si dispone in maniera concentrica al filo conduttore rettilineo.
Una regoletta mnemonica per ricordare il polo che si affaccia sul piano di una spira percorsa da corrente elettrica è nella figura seguente e l'originale si trova nel testo A.A. V.V. PPC Progetto Fisica Vol. B, Zanichelli, Bologna, 1986.

Immagine ispirata a AA. VV. PPC Progetto Fisica Vol. B, Zanichelli Bologna 1986

Una breve descrizione di questo apparecchio si trova in: Apparecchi per l'insegnamento della Fisica, a cura del Prof. R. Magini, Officine Galileo, 1940, pag. 266 N - 1088.
Subito dopo la notizia della scoperta di Ørsted, A.M. Ampère eseguì molti esperimenti, tra i quali le osservazioni del comportamento di una spira percorsa da corrente elettrica; per questo motivo si è dato anche il suo nome a questo apparecchio.