I campi magnetici sono una forza invisibile ma onnipresente che ci circonda nella vita quotidiana. Dalla semplice bussola che guidava gli esploratori verso terre inesplorate alle sofisticate macchine per la risonanza magnetica che hanno rivoluzionato l'imaging medico, le applicazioni dei campi magnetici sono diverse e affascinanti. In questo articolo ci addentreremo nel mondo dei campi magnetici, esplorando le loro proprietà, i loro usi e le meraviglie che consentono. Nella sezione FAQ affronteremo anche alcune domande frequenti per approfondire questo affascinante argomento.
Le basi dei campi magnetici
Un campo magnetico è un campo di forza invisibile creato da cariche elettriche in movimento, come quelle presenti nei magneti o nelle correnti elettriche. È caratterizzato dalla sua forza e dalla sua direzione, che possono essere visualizzate con linee di forza o linee di campo. Queste linee hanno origine dal polo nord di un magnete e terminano al polo sud e seguono sempre un percorso curvo che circonda il magnete.
L'intensità di un campo magnetico si misura in unità di Tesla (T), dal nome di Nikola Tesla, pioniere dell'elettromagnetismo. Un Tesla equivale a un Weber per metro quadrato (1 T = 1 Wb/m2). I campi magnetici possono essere uniformi, cioè avere un'intensità e una direzione costanti, o non uniformi, dove l'intensità e la direzione variano nello spazio.
La bussola e il campo magnetico terrestre
Una delle prime e più note applicazioni dei campi magnetici è la navigazione con la bussola. La bussola è un semplice dispositivo che consiste in un piccolo e leggero magnete chiamato ago della bussola, sospeso in modo da poter ruotare liberamente intorno a un asse verticale. L'ago della bussola è magnetizzato, cioè ha un polo nord e un polo sud che sono attratti dai poli corrispondenti della Terra.
La Terra stessa si comporta come un gigantesco magnete con un campo magnetico generato dal movimento del suo nucleo fuso e ricco di ferro. Questo campo si estende dal centro della Terra ed è più forte in prossimità della superficie, dove è responsabile del fenomeno del magnetismo che osserviamo sul pianeta. Il campo magnetico terrestre, tuttavia, non è perfettamente uniforme e varia in forza e direzione in diversi punti del pianeta e nel tempo.
Elettromagnetismo e induzione elettromagnetica
La relazione tra elettricità e magnetismo, nota come elettromagnetismo, è uno dei principi fondamentali della fisica. Fu scoperto per la prima volta da Hans Christian Oersted nel 1820, quando notò per caso che l'ago di una bussola si deformava quando gli veniva avvicinato un filo conduttore di corrente. Questo fenomeno portò a capire che una carica elettrica in movimento crea un campo magnetico intorno a sé, un concetto noto come induzione elettromagnetica.
L'induzione elettromagnetica ha numerose applicazioni pratiche, come il funzionamento di motori elettrici, generatori e trasformatori. Questi dispositivi si basano sul principio che un campo magnetico variabile può indurre una corrente elettrica in un conduttore o viceversa. Questo principio è alla base della conversione dell'energia meccanica in energia elettrica e viceversa, che è alla base di gran parte della tecnologia moderna.
Materiali magnetici e loro proprietà
Alcuni materiali, noti come materiali ferromagnetici, mostrano una forte risposta ai campi magnetici grazie alla loro particolare struttura atomica.