elettromagnetismo - Elettrodinamica - Apparecchi di Oersted
Apparecchio per l'esperienza di Oersted
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Apparecchio per l'esperienza di Oersted
Apparecchio per le esperienze di Oersted
Causa richiesta scarico:
fuori uso
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
1870298
1925b99
Completo
Integro
Funzionante
Dimensioni
MATERIALI: ottone, rame, legno, carta
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1868 - 1874
Costruttore: J. F. Meyer
"J. F. MEYER À ZURICH"
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina L
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
 

La scoperta nel 1820 da parte del fisico danese Hans Christian Oersted (1777 - 1851) dell'esistenza di un legame tra corrente elettrica e campo magnetico fu possibile grazie all'invenzione, dovuta all'italiano A. Volta del "organo elettrico artificiale", cioè della pila (Vecchie pile a colonna). Questo strumento del Vecchio Gabinetto di Fisica del Liceo permette di realizzare l'esperienza condotta da Oersted e pertanto ha un grande valore didattico, essendo legato ad un evento storico importantissimo per la storia della scienza.

L'apparato è composto da una piattaforma circolare di legno sulla cui base superiore è incollata una rosa dei venti assai stilizzata di carta sul cui bordo è presente una scala graduata da 0 a 360. Inoltre è indicata la posizione che deve assumere l'ago in assenza di corrente elettrica. La corrente circola entro un filo rigido di rame piegato a U, collocato sopra la base superiore e passante per il centro del disco. Due morsetti d'ottone permettono il rapido collegamento del filo ai poli del dispositivo voltaico che alimentava lo strumento. Si poteva impiegare un insieme di pile di Volta, in modo da riprodurre fedelmente in ogni dettaglio l'esperimento condotto da Oersted, oppure (considerata la data di costruzione) una batteria di pile Bunsen. Un ago magnetizzato sorretto da una punta di ferro completa gli elementi di cui è composto l'apparecchio.

Per realizzare l'esperienza di Oersted, una volta collegato al dispositivo la pila (o un moderno generatore elettrico di corrente continua), lo si orienta in modo tale che l'ago sia perfettamente sopra a quello disegnato sulla base. In queste condizioni l'ago, che si composta come una bussola, non fa altro che orientarsi secondo le linee di forza del campo magnetico terrestre. Accendendo il generatore e facendo passare corrente nel filo di rame, l'ago subisce una forte deviazione orientandosi quasi perpendicolarmente al filo. Invertendo il verso di circolazione della corrente, l'ago si dispone ancora perpendicolarmente al filo conduttore, ma dopo aver compiuto una rotazione di 180 gradi. Quanto detto è tanto più verificato (nel senso che a volte l'ago si muove, ma non raggiunge posizioni perpendicolari al filo percorso dalla corrente) quanto più l'ago è magnetizzato e soprattutto quanto più è intensa la corrente erogata dal generatore. Per esempio lo strumento al momento non funziona (sarebbe più corretto dire che esso funziona molto male), perché l'ago magnetico ha perso quasi del tutto la propria magnetizzazione e pertanto non risente di alcuna coppia, sia essa prodotta dal campo magnetico terrestre che da quello dovuto alla corrente.

Quanto detto circa il comportamento dell'ago magnetizzato è facilmente spiegabile se si tiene conto che Orsted non aveva fatto altro che provare che una corrente elettrica continua che transita attraverso un conduttore filiforme genera nello spazio circostante un campo magnetico. Se il filo è sufficientemente lungo, con opportune semplificazioni matematiche, si può dimostrare che il campo magnetico generato dal passaggio di corrente dipende solo dalla distanza dal filo e che questa dipendenza è inversamente proporzionale (legge di Biot - Savart). Le linee di campo sono dunque delle circonferenze concentriche al filo. Il verso di percorrenza delle circonferenze ad opera del campo magnetico è presto individuato ricorrendo alla regola mnemonica detta "del pugno chiuso": se il pollice sollevato della mano destra, tenuta chiusa a pugno, punta nel verso della corrente, allora le linee del campo magnetico circondano la corrente nel verso indicato dalle altre dita. A questo punto si è in grado di spiegare il comportamento dell'ago magnetico quando circola corrente. Scegliendo un verso qualsiasi di percorrenza della corrente all'interno del conduttore a U e applicando lungo i suoi tratti paralleli all'ago magnetico la regola della mano destra, si ricava che le linee di campo si collocano secondo una direzione che è parallela al piano dello strumento e contemporaneamente perpendicolare al conduttore a U, il cui verso, dipendente da quello della corrente, è indicato dalle dita chiuse a pugno.

L'ago, che tende sempre a posizionarsi in modo parallelo alle linee del campo magnetico, risente più del campo generato dalla corrente del filo conduttore che di quello terrestre, notevolmente più debole, perciò esso si sposta dal precedente stato di equilibrio ruotando fino a posizionare il suo polo Nord lungo il verso delle linee del campo più intenso. A rigore si dovrebbe parlare di campo magnetico risultante dalla composizione vettoriale dei due campi, ma il contributo del campo magnetico terrestre può essere trascurato in presenza di un campo magnetico molto più intenso. Naturalmene questa semplificazione non è applicabile quando i due campi hanno intensità comparabili e così l'ago non può certo disposrsi perpendicolarmente al filo conduttore. Invertendo il verso di percorrenza della corrente, si inverte anche quello delle linee di forza del campo magnetico da essa prodotto, mentre resta ovviamente immutato il campo magnetico terrestre. Se il contributo del campo magnetico terrestre è trascurabile, l'ago calamitato ruota di 180 gradi, altrimenti esso ruota fermendosi in una posizione che è comunque dal lato opposto della linea immaginaria individuata dalla sua posizione in assenza di corrente.