Tensione magnetica
Che cos'è la tensione magnetica?
La tensione magnetica descrive il campo magnetico tra il polo nord e il polo sud, tenendo conto della distanza tra i poli. Se il campo magnetico è molto grande in un certo punto, anche la tensione magnetica è altrettanto grande. Lo stesso vale per la tensione elettrica. La tensione elettrica è uguale al campo elettrico moltiplicato per la distanza tra i poli. Un grande campo elettrico con una grande distanza tra i poli può essere generato solo con una tensione altrettanto grande.Indice
Excursus: Tensione elettrica
Così come i campi elettrici vengono utilizzati per definire una tensione elettrica, anche i campi magnetici possono essere utilizzati per definire una tensione magnetica. A tale scopo, è utile ricordare ancora una volta il caso elettrico:Se una tensione elettrica (U) di, ad esempio, 1 000 Volt viene applicata tra due piastre di condensatori cariche elettricamente e queste piastre sono distanti 1 metro (d), il campo elettrico (E) può essere specificato direttamente: Si applica quanto segue:
\(E=\frac{U}{d}\)
Das elektrische Feld beträgt also 1 000 V/m.
Al contrario, la tensione elettrica tra le piastre si ottiene moltiplicando il campo elettrico (se questo è costante lungo il percorso) per la lunghezza del percorso, cioè la distanza tra le piastre.
Se il campo elettrico dipende dalla posizione (x), la tensione elettrica deve essere calcolata utilizzando un integrale di percorso sul campo elettrico:
\(U=\int_{0}^d E(x)dx\)
Se E è indipendente dalla posizione, può essere semplicemente moltiplicato per la lunghezza del percorso d, come di consueto:
\(U=\int_{0}^d Edx=E\cdot{d}\)
Si può immaginare la tensione elettrica come la forza di una pompa che pompa le cariche in un circuito elettrico come l'acqua in un circuito idrico.
La quantità d'acqua corrisponde alla corrente e, per una data forza di pompaggio (tensione), dipende solo dal diametro dei tubi (resistenza). La potenza (P) della pompa corrisponde al prodotto della forza di pompaggio (tensione, U) e della quantità d'acqua (corrente, I):
P=U•I
La figura illustra la relazione tra la tensione magnetica U
tra il polo nord e il polo sud del magnete a ferro di cavallo e l'intensità del campo magnetico H.
La formula si applica solo al caso semplice di un campo magnetico H
indipendente dalla posizione.
Se in un magnete a ferro di cavallo prevale un campo magnetico di intensità H
e i poli si trovano a una distanza d,
la tensione magnetica tra i poli è U=H•d.
Se la distanza è maggiore, la tensione tra i poli deve essere maggiore per ottenere lo stesso campo.
Definizione di tensione magnetica
La tensione magnetica può essere visualizzata allo stesso modo della tensione elettrica. La tensione tra due poli magnetici a distanza costante esercita una forza sui momenti magnetici proporzionale alla tensione magnetica. Se la distanza tra i poli è costante, il campo magnetico è quindi proporzionale alla tensione magnetica.La tensione magnetica è quindi legata al campo magnetico nello stesso modo in cui la tensione elettrica è legata al campo elettrico:
Il campo magnetico H
deve essere moltiplicato per la distanza d
tra i poli che lo generano per ottenere la tensione magnetica.
Se il campo magnetico tra i poli è costante (ad esempio in un magnete a ferro di cavallo), vale quanto segue:
Il flusso magnetico
Φ
corrisponde alla corrente elettrica.
Una resistenza magnetica
Rmag
può quindi essere definita anche utilizzando la tensione magnetica Umag
e il flusso magnetico Φ:
\(R_{mag}=\frac{U_{mag}}{\Phi}\)
Nei materiali ad alta permeabilità magnetica, il flusso magnetico è molto elevato. La resistenza magnetica è indirettamente proporzionale al flusso magnetico e quindi indirettamente proporzionale alla permeabilità magnetica. Sebbene un superconduttore non abbia resistenza elettrica, ha una resistenza magnetica infinitamente grande. La permeabilità magnetica di un superconduttore è pari a zero.
Autore:
Dott. Franz-Josef Schmitt
Il dottor Franz-Josef Schmitt è fisico e direttore scientifico del corso pratico avanzato di fisica all'università Martin-Luther di Halle-Wittenberg. Ha lavorato alla Technische Universität di Berlino dal 2011 al 2019, dove ha diretto diversi progetti pedagogici e il laboratorio di progetti di chimica. Le sue ricerche si concentrano sulla spettroscopia di fluorescenza risolta nel tempo su macromolecole biologicamente attive. Inoltre è il direttore di Sensoik Technologies GmbH.
Dott. Franz-Josef Schmitt
Il dottor Franz-Josef Schmitt è fisico e direttore scientifico del corso pratico avanzato di fisica all'università Martin-Luther di Halle-Wittenberg. Ha lavorato alla Technische Universität di Berlino dal 2011 al 2019, dove ha diretto diversi progetti pedagogici e il laboratorio di progetti di chimica. Le sue ricerche si concentrano sulla spettroscopia di fluorescenza risolta nel tempo su macromolecole biologicamente attive. Inoltre è il direttore di Sensoik Technologies GmbH.
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