Magnetismo

Forza tra corrente e carica in moto

Un protone si muove parallelamente ad un conduttore rettilineo percorso da una corrente, nella stessa direzione della corrente. Immaginiamo di osservare il fenomeno da un riferimento solidale al conduttore (conduttore immobile, protone in moto). Il protone è sottoposto all'azione di una forza?

Si, è sottoposto ad una forza elettrica
Si, è sottoposto ad una forza magnetica
No, non è sottoposto ad alcuna forza

Se nel conduttore rettilineo circola una corrente i, nella zona circostante si crea un campo magnetico B con linee circolari e concentriche, poste su un piano perpendicolare al conduttore. Il protone (carica +e) viaggia con velocità v a distanza d dal filo e taglia perpendicolarmente le linee di forza. A distanza d dal filo l'intensità del campo magnetico vale B = μ0 i / 2 π d

Il protone è quindi sottoposto ad una forza magnetica F = e v B = μ0 e v i / 2 π d. La forza magnetica è perpendicolare sia al campo, sia alla velocità del protone. Con la regola della mano destra si vede che il protone è attratto verso il filo.

In effetti il protone in moto costituisce una corrente microscopica concorde con quella che circola nel filo. Con una carica negativa o con una positiva con velocità opposta la forza magnetica sarebbe stata repulsiva.

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Come mai abbiamo abbiamo sottolineato che il fenomeno è visto da un sistema di riferimento solidale al filo conduttore? Cosa si osserva da un riferimento solidale alla carica in moto? Il principio di relatività di Galileo dice che le leggi meccaniche sono le stesse in tutti i riferimenti inerziali. Funziona questo principio per le leggi dell'elettromagnetismo? In effetti esso sembra non funzionare: nel riferimento solidale alla carica essa si trova in quiete e le forze magnetiche si fanno sentire solo su cariche in moto. Eppure la carica subisce una forza attrattiva o repulsiva verso il filo. Qual è l'origine di questa forza? Potremo scoprirlo solo con la relatività di Einstein.


Copyleft Ludovica Battista