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Solenoide

Che cos'è un solenoide?

Un solenoide è una bobina ossia un filo avvolto formato da un insieme di N spire avvolte strettamente e ravvicinate le une dalle altre a realizzare un particolare un conduttore che se percorso da corrente genera un campo magnetico con ben precise caratteristiche.

Solenoide

Chiameremo l la lunghezza del solenoide e i l’intensità di corrente che percorre la bobina.

Campo magnetico generato da un solenoide

Quando il solenoide è percorso da una corrente di intensità i genera al suo interno un campo magnetico uniforme (cioè che ha la stessa intensità in tutti i punti dello spazio interni al solenoide) e diretto come il suo asse.

Solenoide

Il campo magnetico invece risulta molto debole e quindi trascurabile all’esterno del solenoide.

L’espressione che consente di calcolare il campo magnetico all’interno della bobina immersa nel vuoto è la seguente:

campo magnetico all’interno della bobina immersa nel vuoto

in cui:

  • μ0 è la permeabilità magnetica nel vuoto e vale 4∙π∙10-7 N/A2;
  • N è il numero di avvolgimenti del solenoide;
  • l è la lunghezza del solenoide;
  • i l’intensità di corrente elettrica che attraversa il solenoide.

Se all’interno del solenoide è presente un materiale ferromagnetico con permeabilità magnetica relativa μr il campo verrà amplificato di un fattore pari proprio alla permeabilità magnetica relativa:

campo magnetico all’interno della bobina

Direzione e verso del campo magnetico

Abbiamo detto che il campo magnetico che si genera all’interno di un solenoide percorso da corrente è diretto lungo l’asse del solenoide stesso ed è un campo magnetico uniforme cioè non dipende dalla posizione nella quale lo si va a misurare all’interno del solenoide. Esso quindi assume lo stesso valore in ogni punto interno del solenoide.

Per determinarne il verso e quindi individuare correttamente il polo nord e il polo sud, si utilizza la regola della mano destra: se le quattro dita della mano indicano il verso di scorrimento della corrente lungo le spire a formare la bobina allora il pollice indicherà il verso del campo magnetico.

Regola della mano destra solenoide

Esercizio

Un solenoide è realizzato mediante 1000 avvolgimenti ed è lungo 60 cm. Determinare l’intensità del campo magnetico all’interno di esso quando è percorso da una corrente di intensità 1,0 A.

Ripetere l’esercizio considerando la presenza di un nucleo ferromagnetico all’interno del solenoide con permeabilità magnetica relativa pari a 1000.

Svolgimento dell'esercizio

L’espressione che consente di calcolare il campo magnetico all’interno del solenoide quando è immerso nel vuoto è la seguente:

campo magnetico all’interno della bobina immersa nel vuoto

in cui:

  • μ0 è la permeabilità magnetica nel vuoto e vale 4∙π∙10-7 N/A2;
  • N è il numero di avvolgimenti del solenoide;
  • l è la lunghezza del solenoide;
  • i l’intensità di corrente elettrica che attraversa il solenoide.

Per cui risulta:

B = 4 · π · 10-7 · 1000 · 1 / 0,60 = 21 · 10-4 T

Se all’interno del solenoide è presente un materiale ferromagnetico con permeabilità magnetica relativa μr il campo verrà amplificato di un fattore pari proprio alla permeabilità magnetica relativa:

campo magnetico all’interno della bobina

Nel nostro caso in particolare avente il nucleo ferromagnetico permeabilità magnetica relativa μr pari a 1000 il nuovo campo risultante sarà amplificato di 1000 volte ed avrà intensità pari a:

B’ = 21 ∙ 10-4 ∙ 103 = 2,1 T

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