Elettromagnetismo - Elettrostatica - Elettrodinamica | |
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Supporto teorico | |
Concetto di linee di forza o linee di campo | |
Esempi: campo elettrico - campo magnetico |
Strettamente legato al concetto di campo è l'idea di linea di campo (anche detta linea di forza) che si rivela essere uno strumento molto utile in molte questioni e la cui importanza pratica, in ambito magnetico, fu messa in luce già da Faraday. Egli scriveva infatti:
"Uno sperimentatore che si negasse l'uso della limatura di ferro, avendo già deciso di considerare il potere magnetico come rappresentato da linee di forza magnetica, si priverebbe volontariamente e senza alcuna necessità dell'aiuto più valido. Ricorrendo alla limatura, egli può rendere visibili molte condizioni del potere magnetico, anche nei casi più complicati; può tracciare la direzione variabile delle linee di forza e determinarne la polarità relativa; può osservare lungo quale direzione il potere cresce o diminuisce; e, in sistemi complessi, può determinare i punti o i luoghi neutrali in cui non si trova polarità o potere, anche quando essi sono presenti tra i poli di magneti potenti. Mediante l'uso della limatura si possono riconoscere immediatamente risultati probabili e si possono ottenere validi suggerimenti per futuri importanti esperimenti"
(Brano tratto dalla ventinovesima serie (1852) delle Ricerche sperimentali sull'elettricità, punto 3234).
Ogni linea è definita nel modo seguente: partendo da una generica posizione dello spazio in cui è presente un campo vettoriale e muovendosi per tratti piccolissimi ciascuno parallelo e concorde al vettore associato che descrive il campo in ogni punto, si ottiene una linea immaginaria, detta appunto di forza o di campo, che è per definizione tangente al campo in ogni suo punto e il cui verso di percorrenza ne indica il verso. In altre parole una linea di campo è una linea che ha per tangente in ogni punto la direzione del campo stesso.
Le linee di forza del campo elettrico possono essere messe in evidenza sperimentalmente immergendo le sorgenti del campo in un bagno d'olio che contiene in sospensione piccole particelle di forma aghiforme (semi d'erba o, meglio, solfato di chinino). In assenza di campo tali particelle si orientano in modo del tutto casuale, mentre in sua presenza esse si allineano secondo la sua direzione formando delle catene (esempi di linee di forza del campo elettrico).
Come si è già capito leggendo le parole di Faraday, anche per il campo magnetico esiste un espediente per renderne visibile le linee di forza. Basta utilizzare un supporto rigido sotto il quale posizionare la sorgente e dei piccolissimi granuli di limatura di ferro. Questi si magnetizzano divenendo simili a tanti aghetti magnetici o microbussole, manifestando quindi la tendenza ad unirsi agli estremi e formando così catene che seguono la direzione del campo. La stessa tecnica può essere adottata per evidenziare le linee di forza del campo magnetico quando invece di un magnete permanente si impiega un conduttore filiforme percorso da corrente continua poiché, come provato da Oersted, il transito di una corrente continua in un conduttore produce intorno ad esso un campo magnetico (esempi di linee di forza del campo magnetico).