Linee di forza generate da filo rettilineo filo circolare solenoide lineare solenoide toroidale

La linee di forza del campo magnetico hanno due proprietà in comune con le linee di forza del campo elettrico

• si addensano dove l’intensità del campo è maggiore;
• non si incrociano mai.

Inoltre esse

• sono sempre chiuse, cioè non hanno né inizio né fine (questa proprietà si esprime dicendo che il campo magnetico è solenoidale).

Nelle figure è mostrata la distribuzione delle linee di campo magnetico relative a situazioni molto comuni. In particolare è evidenziata la distribuzione delle linee di forza.

Qualche osservazione meritano l’andamento delle linee di forza all’interno di un solenoide con numero elevato di spire e la particolare forma che esse assumono quando il solenoide è piegato in modo da formare una ciambella o toro (vedi figura).

Per quanto riguarda il solenoide, quando le spire sono poche e distanziate (ovvero quando l’elica cilindrica ha un passo elevato), all’interno delle sue spire le linee di campo hanno un andamento oscillante, mentre in un solenoide avente un numero di spire elevate e ravvicinate le linee hanno un andamento pressoché rettilineo. Non solo, ma il campo magnetico risulta essere decisamente più intenso all'interno che all’esterno e la posizione dei poli è determinata dall’asse del solenoide.

Cosa succederebbe allora se si prendesse un lungo solenoide e lo si piegasse a ciambella? In questo caso il campo magnetico risulta completamente confinato all’interno del toro e le sue linee di forza sono delle circonferenze concentriche con il suo asse. Si ha così una valida prova sperimentale del fatto che le linee di forza del campo magnetico sono chiuse. Questo significa inoltre che una sonda posta all’interno del buco della ciambella così come all’esterno non rivelerebbe alcun campo magnetico, anche se esso è presente entro il solenoide. Si parla in questo caso di perfetto confinamento magnetico ed è quanto di meglio auspicabile nella realizzazione di un circuito magnetico per evitare effetti indesiderati o di disturbo su altri componenti.

In realtà però, poiché nella pratica le spire del filo conduttore sono avvolte ad elica in modo più o meno compatto, il moto delle cariche può essere pensato come sovrapposizione di un moto circolare perpendicolare al piano su cui è depositata la limatura di ferro e di un altro moto circolare parallelo a tale piano. Quest’ultima componente della corrente produce un debole campo magnetico all’esterno del toro equivalente a quello prodotto da una spira circolare percorsa dalla stessa corrente, quindi il confinamento magnetico non può mai essere perfetto.