Polarizzazione magnetica e correnti amperiane: spiegazione - WeSchool


Nel corso delle precedenti lezioni abbiamo imparato come costruire un 
magnete artificiale
: per la 
legge di Biot-Savart
, un filo conduttore percorso da 
corrente elettrica
 genera un 
campo magnetico
. Avvolgendo allora un filo in molteplici spire si può ottenere un 
solenoide
, e inserendo al suo interno un 
nucleo ferromagnetico
 possiamo costruire un 
elettromagnete
.





















Videolezione "La legge di Faraday: spiegazione e dimostrazione pratica"

























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Avendo ora compreso come costruire sorgenti di campo magnetico, possiamo dare un’interpretazione del fenomeno allo stato naturale: 
da che cosa è prodotto il campo magnetico dei 
magneti naturali
?


Qualsiasi sostanza è costantemente attraversata da numerosissime correnti elettriche: quelle generate dagli 
elettroni
 nel loro inarrestabile moto di rivoluzione intorno ai nuclei atomici. In generale però tale movimento è troppo 
disordinato
, e i campi magnetici generati dai diversi atomi finiscono per compensarsi l’uno con l’altro, dando un risultato netto nullo.


Nei 
magneti permanenti
, invece, a causa delle specifiche proprietà degli elementi che li costituiscono, il moto degli elettroni intorno al nucleo di ogni atomo è più ordinato e complessivamente può essere assimilato alla 
corrente prodotta da una spira
. Tali spire, interagendo le une con le altre, tendono ad allinearsi in configurazioni ben specifiche, come quella illustrata qui sotto:




Mentre all’interno del materiale le correnti elettroniche si compensano le une con le altre, 
sulla superficie
 questa compensazione non avviene: per questo prendono vita delle correnti elettriche superficiali chiamate 
correnti amperiane
, dal nome di 
André-Marie Ampère
, il quale descrisse e quantificò per primo l’interazione magnetica tra due fili percorsi da corrente con la sua famosa 
legge
. 
Le correnti amperiane svolgono il ruolo di “magnetizzare” l’elemento
, come se si trattasse di un vero e proprio solenoide.


Quando un corpo diviene sorgente di campo magnetico, esso si dice 
polarizzato magneticamente
, intendendo con questa espressione che è possibile individuare sulla superficie del corpo due poli, $\text{N}$ e $\text{S}$, proprio come in un magnete naturale. Il processo che porta un corpo dall’essere magneticamente neutro a magneticamente polarizzato si chiama 
polarizzazione magnetica
. Data la presenza di due poli, un corpo polarizzato si dice anche 
dipolo magnetico
.


Il fenomeno è analogo al 
dipolo elettrico
: in effetti, le 
linee di campo
 del 
campo elettrico
 generato da un dipolo elettrico sono del tutto analoghe a quelle del 
campo magnetico
. Ma le 
cause
 dei due fenomeni sono 
profondamente differenti
: mentre la polarizzazione magnetica è dovuto all’allineamento delle correnti elettroniche, la polarizzazione elettrica nasce da una separazione di cariche elettriche di segno opposto. In questo secondo caso infatti il campo elettrico esterno spinge gli elettroni e i nuclei atomici in direzioni opposte, a causa del segno opposto delle loro cariche elettriche. Come mostra l’immagine sottostante tale separazione di cariche viene ancora una volta compensata all’interno del materiale: ogni 
carica elettrica
 di un segno ha nelle sue immediate vicinanze una carica di segno opposto. Gli effetti si fanno sentire soltanto sulla superficie dove ciò non è più vero.


 


 


Crediti immagine: Brews ohare, 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polarization_and_magnetization.JPG

