Campo magnetico prodotto da un filo percorso da corrente

Nel 1819 un esperimento di Hans Christian Oersted dimostrò che un filo, percorso da cariche, esercita una forza su un ago magnetico nelle sue vicinanze, quindi genera un campo magnetico.
In questo tipo di campo magnetico i due poli non sono sempre evidenti, possiamo però individuarli mediante un ago magnetizzato: esso si disporrà con i suoi poli orientati verso i poli opposti del campo.
Possiamo individuare tre principali casi di campo magnetico filo percorso da corrente.

Attorno ad un filo rettilineo

Linee di forza rettilineeTroviamo che l'aghetto si posiziona sempre tangente alla circonferenza che ha per centro il filo e raggio la distanza dell'ago. Le linee di forza sono quindi circolari. Il verso si ottiene con la regola della mano destra: immaginiamo di avvolgere il filo con la mano destra, con il pollice che punta nella direzione della corrente, il verso delle linee di forza seguirà le nostre dita.
L'intensità è data da formula di Biot e Savart (r è la distanza dal filo)

Al centro di una spira

spiraAl centro della spira il campo magnetico ha direzione perpendicolare al piano individuato dalla spira. Il verso è indicato dal pollice destro, quando le altre dita seguono il verso della corrente. L'intensità è data da Spira.
In zone periferiche, abbastanza vicine al filo da poterlo considerare rettilineo, il campo magnetico segue le regole usate per il filo rettilineo.
Complessivamente questo campo magnetico è simile a quello generato da un magnete.

All'interno di un solenoide

solenoideUn solenoide è formato da una serie di avvolgimenti ad elica di un filo conduttore. La direzione è perpendicolare al piano di una qualsiasi spira, e il verso, come prima, è individuato dal pollice destro se le altre dita seguono il verso della corrente in una qualsiasi spira.
L'intensità è data da solenoide, che con n = N / L (densità lineare per giro) diventa H=n I (unità di misura di H Ampère spire su metro) .
Più il solenoide è lungo, più il campo magnetico da esso generato è uniforme.
Questo campo magnetico è ancora più simile e quello di un magnete.

Principio di equivalenza di Ampère

Un tempo questi due casi (magnete e filo conduttore) erano considerati diversi e indipendenti. Le grandezze fisiche associate erano diverse (B era l'induzione magnetica e H il campo magnetico).

Ampère dimostrò che in realtà questi due fenomeni erano riconducibili e seguivano le stesse leggi. Ora il campo magnetico è rappresentato dal vettore induzione magnetica B. Poiché tutte le formule usavano la grandezza fisica H, e poiché B e H sono legati da μ0 (permeabilità magnetica nel vuoto) secondo la relazione B = H μ0, tutte le formule sopra citate per passare a B dobbilamo moltiplicare le costanti per μ0.

Da questo momento in poi non utilizzeremo più il vettore Intensità magnetica (H) ma unicamente ilvettore di induzione magneica (B).

Pertanto:

Linee di forza rettilinee biot e savart
spira B spira
solenoide B= mu 0 N I fatto L