elettromagnetismo - Elettrodinamica - Apparecchi di Oersted
Apparecchio di Oersted
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Scaricatore universale
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
1870506a
1925Nº //
Completo
Integro
Funzionante D
Dimensioni
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: marzo 1883
Non esposto
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
 

Si tratta di un dispositivo di grande efficacia didattica (e per questo molto usato durante le esperienze di laboratorio di fisica che hanno per oggetto l'elettrodinamica) per riprodurre il famoso esperimento (1820) del fisico danese Hans Christian Oersted (1777 - 1851). Esso necessita dell'utilizzo di aghi magnetizzati. Dopo l'invenzione, dovuta all'italiano A. Volta, del "organo elettrico artificiale", cioè della pila (Vecchie pile a colonna), fu possibile evidenziare il legame tra corrente elettrica e campo magnetico.

Il dispositivo, costruito modificando lo Scaricatore universale, un apparato risalente a prima del 1818, presenta una base di legno su cui sono fissate (con un raccordo in ottone) due colonne di vetro, con la duplice funzione di sostegno e di isolamento dal suolo di un'asta d'ottone. Tale asta è sostenuta dalle colonne di vetro tramite due cerniere in ottone e a ciscuna delle due estremità è saldato un filo conduttore di rame. L'alimentazione del dispositivo avviene inserendo i fili provenienti dal generatore di corrente (o da una batteria di pile Bunsen) nelle boccole di plastica di colore azzurro. Questi elementi sono un ulteriore ritocco allo strumento effettuato in epoca recente per renderne più facile il collegamento con il generatore di corrente.

Quando si vuole effettuare l'esperienza di Oersted, sul piatto di legno, che è alzabile a piacere, viene posizionato un ago magnetico, il quale si orienta ovviamente secondo la direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre. Lo strumento viene poi orientato in modo tale che l'asta d'ottone abbia la stessa direzione del campo magnetico terrestre. Collegato poi il generatore di corrente, si può osservare che, facendo passare corrente continua nel circuito, l'ago magnetico subisce una forte deviazione, per esempio oraria, orientandosi praticamente perpendicolarmente all'asta. Spegnendo il generatore, l'ago magnetico compie una serie di oscillazioni smorzate e si riposiziona parallelamente all'asta d'ottone, cioè alle linee di forza del campo magnetico terrestre. Invertendo il verso di circolazione della corrente nel circuito, l'ago si dispone ancora perpendicolarmente all'asta, ma effettuando una rotazione antioraria ovvero inversa alla precedente. Tutto ciò vale se l'ago è ben magnetizzato e la corrente sufficientemente intensa, altrimenti esso devia dalla posizione di quiete, ma non si pone esattamente in modo perpendicolare all'asta d'ottone.

Quanto detto circa il comportamento dell'ago magnetizzato è facilmente spiegabile se si tiene conto che una corrente elettrica (continua) che transita attraverso un conduttore filiforme genera nello spazio circostante un campo magnetico. In questo caso, con opportune semplificazioni, 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 all'asta.

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. Scegliendo dunque un verso qualsiasi di percorrenza della corrente all'interno del conduttore, si ricava che le linee di campo investono l'ago con direzione ortogonale all'asta d'ottone 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 dell'asta conduttrice che di quello terrestre, in genere 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 di forza 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 dell'asta.