Solenoide

Una disposizione di conduttori molto utilizzata in pratica è costituita dal solenoide (bobina di filo avvolto ad elica, come in fig. 2.7 a).


Fig 2.7 – Solenoide percorso da corrente

Per calcolare il vettore B in un solenoide avente diametro piccolo rispetto alla lunghezza, consideriamo il solenoide come l’insieme di due schiere di conduttori paralleli, una delle quali è percorsa da corrente entrante, mentre l’altra è percorsa da corrente uscente, come in fig. 2.7 b). La somma delle correnti in ciascuna schiera è pari a N*I.

In ciascun punto interno al solenoide, l’induzione risultante B è data dalla somma delle induzioni prodotte da ciascuna schiera. I due contributi hanno entrambi direzione parallela all’asse del solenoide, ed hanno inoltre lo stesso modulo e lo stesso verso; l’induzione risultante avrà perciò modulo doppio rispetto all’induzione dovuta ad ogni singola schiera

Il coefficiente 4π*10-7 corrisponde ad una costante fondamentale dell’elettro-magnetismo, denominata permeabilità magnetica nel vuoto e indicata con il simbolo µ0. Il suo significato sarà precisato nei prossimi articoli . L’induzione all’interno del solenoide è data dall’espressione

mentre vicino ai bordi, non potendo più ritenere la schiera di conduttori illimitata, l’induzione risulta minore (circa O,5B).

All’esterno l’induzione è molto debole, poiché i contributi delle due schiere si elidono quasi completamente (se il solenoide avesse lunghezza illimitata i due contributi si eliderebbero perfettamente, e l’induzione all’esterno sarebbe nulla).

Il solenoide percorso da corrente costituisce uno strumento pratico per la generazione di campi magnetici per mezzo della corrente elettrica. Esso è molto simile ad un magnete naturale in quanto produce un campo della stessa forma, ma presenta i seguenti vantaggi:

  1. Utilizzando un elevato numero di spire N si generano campi più intensi rispetto a quelli generati dai magneti naturali, anche con correnti relativamente deboli.
  2. Il valore dell’induzione può essere regolato mediante variazioni di corrente; con l’interruzione di quest’ultima l’induzione viene annullata; si possono così attuare telecomandi, pilotare elettromagneti, ecc.

Fig 2.8 – Determinazione della polarità magnetica del solenoide

Un solenoide eccitato (cioè percorso da corrente) presenta alle due estremità i poli magnetici N e S. La regola della vite permette di stabilire il verso di B, noto quello della corrente. Il polo N corrisponde a vettori B uscenti dal solenoide, il polo S a vettori entranti (fig. 2.8 a). Esiste tuttavia un altro mezzo, semplice ed efficace, per determinare rapidamente la polarità degli estremi del solenoide. Immaginiamo di scrivere sulla faccia nord la lettera N: le punte del segno grafico N indicano il verso della corrente; così pure scriviamo la lettera S sulla faccia sud: le punte della lettera S indicano il verso della corrente (fig. 2.8 b).

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