Campo magnetico dentro un solenoide
1 · Prevedi
Un solenoide (bobina fitta) è percorso da corrente. Aumentando la corrente, il campo interno scala in proporzione diretta?
- Cresce più della corrente: i contributi delle spire si sommano.
- Sì: proporzionale alla corrente.
- Non dipende dalla corrente.
2 · Configurazione
- Apri il preset solenoide e premi Reimposta. 400 spire su 0.45 m.
- Attiva la lettura del campo interno.
- Imposta la corrente della bobina per ogni prova e registra il campo interno.
3 · Raccogli dati
| Corrente bobina I (A) | Campo interno B (mT) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 2.00 | |
| 3.00 |
Traccia B (asse y) contro I (asse x) per le tre prove. Retta per l'origine?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola B = μ₀NI/L usando μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m; N = 400; L = 0.45 m. Confronta con la tabella.
- Spiega perché il campo interno dipende dalle spire per unità di lunghezza (N/L) e non da spire e lunghezza separati: un solenoide più lungo con più spire proporzionali dà lo stesso campo.
5 · Estendi
- Un elettromagnete (come sulle gru dei rottami) è un solenoide avvolto su un nucleo di ferro che moltiplica il campo di centinaia o migliaia di volte (alta permeabilità). Spiega perché un solenoide ad aria come questo produce un campo molto più debole a parità di corrente e spire.
- Fuori da un solenoide ideale il campo è quasi zero, a differenza del filo singolo. Con i campi delle singole spire, spiega perché i campi dei lati opposti della bobina si annullano fuori ma si rinforzano dentro.
La fisica dietro questo esperimento
Campo interno del solenoide
Un solenoide lungo e avvolto strettamente produce un campo magnetico interno quasi uniforme fissato dalla densità di spire e dalla corrente: B = μ₀NI/L, dove N è il numero totale di spire e L la lunghezza del solenoide.