Articolo di Vittoria Muto

Ciao amico terrestre!

Molte volte in astronomia si sente parlare di CAMPO MAGNETICO, ma cosa è? I siti "tecnici" ci dicono che:

Il campo magnetico un "campo vettoriale solenoidale generato nello spazio dal moto di una carica elettrica o da un campo elettrico variabile nel tempo. Se al campo magnetico aggiungiamo proprio questa corrente elettrica, si parla di CAMPO ELETTROMAGNETICO (Fonte Wikipedia).

Vettocosa??? Soleche??? Beh... non è proprio semplicissimo da capire, che ne dite? I tecnicismi è meglio che ce li lasciamo per il momento in cui un professore ce li spiegherà a scuola... per ora cerchiamo di capire come funziona perché altrimenti, parlando di astronomia, finiremo con dare testate ogni volta che ci scontriamo con questi concetti che ci sembrano così difficili e fuori dal comune!

Tanto è proprio questo il problema: se non troviamo una applicazione ai concetti teorici ci risulta sempre tutto difficile! Allora sapete cosa facciamo? Noi un campo magnetico ce lo costruiamo! 

Importante, però, è una cosa. L'esperimento che faremo non è difficile ma tu DEVI AVERE ALMENO 12 ANNI E VICINO A TE DEVE ESSERCI UN ADULTO! SE NON HAI 12 ANNI FAI FARE SOLTANTO ALL'ADULTO E TU ASSISTI! GIURAMELO!!!!

Un campo?

Non stiamo parlando di un campo vero e proprio nel quale si possa giocare a calcio, ovviamente! Un campo, per come serve a noi adesso, è un'area nella quale esiste una certa proprietà. In termini tanto sbagliati quando chiari, se accendiamo la lampada in una stanza con finestre e porte chiuse, il campo è rappresentato dalla stanza visto che la luce ha effetto soltanto nella stanza. Il campo influenzato dalla lampada è la stanza. Ogni punto della stanza ha una proprietà in comune, che è quella di essere illuminata dalla lampada. 

Magnetico??

A noi interessa oggi il campo magnetico. Magnetico?

Il magnetismo è il fenomeno fisico per il quale alcuni materiali sono in grado di attrarre il ferro e di "magnetizzare" altri materiali, cioè renderli a loro volta magnetici.

A questo punto mi dirai... "Non avrai mica fatto tutto questo giro di parole per dirmi che stiamo parlando di una calamita???"  Beh.... la risposta è si.... però non è proprio così. 

Io ti ho detto che il campo magnetico (l'area di attrazione del ferro da parte dell'oggetto) la facciamo derivare dal passaggio della corrente elettrica, quindi mi interessa dimostrarti come sia il passaggio di corrente elettrica a generare il campo magnetico! Per fare questo, costruiremo un elettromagnete, con un interruttore per poter far passare oppure bloccare la corrente e in base a quel che decideremo di fare vedremo che il nostro magnete avvicinerà o meno dei pezzetti di ferro come, ad esempio, dei chiodi.  

Ok... la domanda che ti stai ponendo è lecita... la calamita non si attacca alla corrente: come fa a generare un campo magnetico senza un flusso di corrente?? Prima ho detto che un magnete riesce ad attrarre il ferro ma anche a magnetizzare altri materiali, e la calamita è proprio un oggetto "magnetizzato", un oggetto che pur in assenza di un flusso di corrente riconducibile a qualcosa di visibile (come un filo elettrico) riesce a creare un campo magnetico.  Visto che siete così esperti di calamite a ferro di cavallo, vi sarà sicuramente capitato di vedere che se avvicinate la calamita a un gruppo di spilli questi non solo vengono attratti dalla calamita, ma iniziano ad attrarsi anche tra di loro. Sono stati "magnetizzati". Questa magnetizzazione non durerà per sempre, così come quella della calamita. 

Quindi ora mettiamoci al lavoro!!!

Innanzitutto vediamo cosa può esserci utile per questa costruzione... 

Un chiodo, che rappresenterà il nucleo in ferro del nostro elettromagnete. Non prendiamolo corto altrimenti non riusciremo mai ad attorcigliare il filo elettrico intorno a questo oggettino. Quindi un chiodo bello lungo, ok?

Filo elettrico? Si, un filo elettrico. Sarà il nostro solenoide (ancora questa parola??), la nostra bobina per intenderci. Il filo conduttore di elettricità che verrà avvolto intorno al chiodo al fine di creare più spire concentriche. All'interno del filo passerà la corrente elettrica, il cui moto alimenterà il nostro campo magnetico personale.  

Una batteria, magari come questa a due poli. Servirà per fornire elettricità al filo e quindi a innescare il nostro campo magnetico. 

Chiodi, spilli, graffette, puntine di spillatrici... materiali di ferro, leggeri, che possano essere attratti dal nostro elettromagnete. 

Dovremmo aver tutto ora. Il risultato quale sarà? Avvicinando l'elettromagnete e attivando il flusso di corrente, i materiali ferrosi saranno attratti, proprio come le calamite a ferro di cavallo. Basterà però interrompere il contatto che lascia passare la corrente per verificare che il campo magnetico cesserà. La calamita, in pratica, attirerà gli oggetti soltanto quando decideremo di consentirlo, facendo passare elettricità al suo interno. 

Con la circolazione di corrente elettrica all’interno dei fili del nostro solenoide, si genera un campo magnetico, che ricordiamo essere una certa regione dello spazio in cui tutti i suoi punti sono soggetti ad una forza prodotta da un magnete o da cariche elettriche in moto. Chiudendo il circuito, quindi, il campo magnetico, generato dal passaggio di corrente elettrica nelle spire, magnetizza il nucleo di ferro inserito nel solenoide. Il nostro elettromagnete risulta essere, dunque, un magnete non permanente, un magnete cioè che è tale quando facciamo circolare la corrente nel solenoide. Normalmente, senza circolazione di corrente, il dispositivo non presenta alcun campo magnetico; infatti quando si riapre il circuito scompare la magnetizzazione.

Il filo elettrico viene collegato ai poli della batteria: un capo viene attorcigliato al nostro chiodo mentre l'altro andrà all'interruttore. Il risultato finale dell'elettromagnete dovrebbe essere simile a quello visibile nella figura a sinistra: un cavo elettrico che parte dalla batteria, viene attorcigliato al chiodo e esce, libero, dalla parte opposta. 

Fase 1

Posizioniamo la base di polistirolo su un piano e poi il nostro elettromagnete sulla base stessa. 

Dal coperchio di latta del nostro barattolo ricaviamo due strisce (senza tagliarci!!!!) e poniamole sul piano di polistirolo, assicurandole con del nastro isolante. Le mettiamo una di fronte all'altra in modo da sovrapporsi. Sarà questo il nostro interruttore: quando le due strisce si toccano lasciano passare corrente e danno vita al campo magnetico. Se quella superiore viene alzata, invece, la corrente non fluisce e il campo magnetico cessa (clicca sull'immagine a destra per ingrandirla). 

Fase 2

Abbiamo le due lamelle di latta fisse al polistirolo. Ora dobbiamo legarle ai cavi elettrici. Prendiamo un cavo e ne fermiamo una parte ad una delle due lamelle mentre l'altra parte la fissiamo sulla batteria. All'altra lamella di lama, invece, assicuriamo il cavo che abbiamo attorcigliato al chiodo, la parte libera ovviamente visto che l'altra si trova attaccata alla batteria. 

Ricapitolando: dalla batteria escono due cavi. Uno va alla lamella di latta, direttamente. L'altro si attorciglia al chiodo e poi va, come il primo, alla seconda lamella di latta.

Fase 3

Assicuriamoci che anche l'elettromagnete sia fisso alla base in polistirolo e che sia assicurato tramite nastro isolante, come nella figura. La stabilità è questione di sicurezza: anche quando si fanno questi lavori semplici e piccoli è bene essere sicuri perché la sicurezza deve essere uno stato mentale che ci accompagna in ogni occasione! Mai rischiare! Stiamo pur sempre "giocando" con la corrente elettrica, anche se bassa!

Fase 4

Sarebbe già tutto pronto, però prendiamo il tappo di sughero, adagiamolo sulla base di polistirolo e al suo interno forziamo e blocchiamo una linguetta del coperchio di latta. Stiamo "evolvendo" il nostro elettromagnete in un telegrafo, in pratica! L'estremità della linguetta che fuorisce dal tappo viene posta di fronte a uno dei due lati dell'elettromagnete, in modo da farli combaciare. 

A questo punto è tutto pronto! 

Quando il circuito è aperto non c'è circolazione di corrente elettrica e la linguetta di latta che fuoriesce dal tappo non viene attratta dall'elettromagnete. Resta quindi ferma. Anche spilli e chiodini posti nelle vicinanze restano tranquilli al loro posto. Non c'è campo magnetico. 

Chiudiamo ora il circuito con il nostro interruttore: spingiamo la lamella sollevata verso il basso in modo da farla toccare con la lamella sottostante e "chiudiamo il circuito" facendo circolare corrente elettrica nel filo conduttore. Si genera un campo magnetico che attrae spilli e chiodini e che attrae anche la lamella che fuorisce dal tappo. Questa lamella è il "pennino" del nostro telegrafo: se conoscessimo l'alfabeto morse potrremmo mandare il nostro primo telegramma con una serie di impulsi corti o lunghi. 

Volete provare?