Per mancanza di tempo l'argomento dell'elettromagnetismo viene trattato in maniera sintetica. Ci si soffermerà maggiormente sul fenomeno dell'induzione (e dell'autoinduzione) che riguarda il terzo componente passivo fondamentale: l'induttore.

I fenomeni magnetici sono noti fin dall'antichità quando si è osservato come la magnetite, un minerale ferroso, interagiva con altri materiali. Nei fenomeni magnetici:

• i magneti interagiscono tra loro con forze di attrazione (quando poli opposti sono affacciati) e repulsione (poli uguali)
• i magneti interagiscono con alcuni materiali - detti ferromagnetici - attirandoli

Un magnete è caratterizzato da due poli, nord e sud, indivisibili. Un magnete genera un campo magnetico nello spazio intorno a se. Il campo magnetico indica quanto sono intensi i fenomeni magnetici dovuti al magnete e si rappresenta con delle linee di forza (o di induzione) chiuse che vanno dal nord al sud (figura 1). In ogni punto le linee:

• indicano direzione e verso del campo magnetico
• danno un'indicazione sull'intensità del campo, che è maggiore dove sono più fitte

Quando si parla di campo magnetico è bene distinguere tra:

• vettore campo magnetico H, misurato in ampère-spire per metro [Asp/m]
• vettore induzione magnetica B, misurato in tesla [T]

Le due grandezze sono legate tra di loro dalla relazione:

`B = mu H`

dove μ è la permeabilità magnetica, misurata in [H/m], che è un parametro che indica se un materiale ha o meno buone caratteristiche magnetiche. In definitiva si può affermare che l'induzione magnetica B è l'effetto del campo magnetico H su un determinato materiale con permeabilità μ. La grandezza responsabile dei fenomeni magnetici è B - non H - quindi ogni volta che si vuole sfruttare un fenomeno magnetico non è sufficiente generare campo magnetico ma occorre anche utilizzare un materiale con buone caratteristiche magnetiche.

I materiali con buone caratteristiche magnetiche sono detti ferromagnetici (vedi paragrafo 4). Spesso, invece che indicare direttamente la permeabilità del materiale, si ricorre alla permeabilità relativa, definita così:

`mu_R = mu/mu_0`

dove μ₀ rappresenta la permeabilità del vuoto. La permeabilità relativa è una grandezza adimensionale che indica quanto è maggiore la permeabilità di un materiale rispetto a quella del vuoto. A lato pratico quasi tutti i materiali hanno una permeabilità simile a quella del vuoto mentre i ferromagnetici hanno una permeabilità mille volte superiore.

Ogni conduttore, se percorso da corrente, genera un campo magnetico intorno a se. Il magnetismo è dunque riconducibile alla circolazione di corrente e i fenomeni elettrici e magnetici, strettamente collegati tra loro, sono oggetto di studio nella disciplina dell'elettromagnetismo.

La figura 3 mostra il campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente. Come si vede il campo è rappresentato da linee concentriche centrate nel conduttore e orientate secondo la regola della mano destra, che dice che orientando il pollice secondo il verso della corrente le altre dita indicano i verso delle linee di campo.

La legge di Biot-Savart esprime l'induzione nei vari punti dello spazio con questa combinazione. Questa particolare combinazione non viene sfruttata per generare fenomeni magnetici con la corrente perché:

• non è possibile distinguere nord e sud
• il campo è di debole intensità (oltre a diminuire con la distanza non è concentrato in nessun punto)

Facendo circolare corrente in una spira - un percorso chiuso e circolare - è possibile concentrare le linee di campo (all'interno) e stabilire una polarità (nord e sud secondo la regola della mano destra) ma il campo prodotto resta debole come intensità (vedi figura 4).

Per ottenere un campo magnetico simile a quello di un magnete permanente (una calamita) si ricorre al solenoide, una bobina percorsa da corrente. Questa configurazione è riconducibile a quella di tante spire percorse dalla stessa corrente. Il campo magnetico risultante ha maggiore intensità e risulta concentrato all'interno del solenoide stesso, dove ha andamento rettilineo (confronta figura 5 e figura 1). In questo caso il campo magnetico si calcola con:

`H =(NI)/l [(Asp)/m]`

Il campo dipende dal numero di spire N, dalla corrente e dalla lunghezza l del solenoide. L'induzione B si calcola invece con:

`B =mu(NI)/l [T]`

Come si vede, volendo produrre effetti magnetici, è opportuno avvolgere il solenoide attorno a un materiale ferromagnetico in modo da produrre un'induzione B elevata con lo stesso campo magnetico H.

• forza di Lorentz (applicazione di esempio motore DC)
• forza su due conduttori percorsi da corrente (sforzi elettrodinamici nei trasformatori)
• forza su una spira (motore DC)

Vedi paragrafo 1, paragrafo 2 della sezione 7B, appunti e testo di TPA di terza.

La legge della circuitazione magnetica riguarda i circuiti magnetici. Non potendo trattare l'argomento per mancanza di tempo si la enuncia soltanto:

`sum Hl = NI`

Considerando vari tratti di un circuito magnetico il prodotto del campo magnetico per la lunghezza del singolo tratto è uguale al prodotto della corrente per il numero di spire che percorre (detta anche forza-magneto-motrice).

• non solo teoria 3: come funziona un campanello

Definizione di flusso e flusso concatenato

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