SVOLGIMENTO
Per svolgere l’esperimento abbiamo bisogno di un apparato costituito da un solenoide a molla,
formato da un numero complessivo di spire (generalmente 29) disposto in modo da poter variare la
lunghezza totale e dunque la densità di avvolgimento. Il circuito è alimentato in corrente continua,
con l’intento di misurare l’induzione magnetica generata in prossimità della zona centrale. A tale
scopo si impiega un sensore di Hall che rileva la componente del campo magnetico lungo l’asse del
solenoide, mentre un sonar contribuisce a determinare con precisione la posizione della sonda e la
lunghezza effettiva del solenoide all’interno del tubo. Nel corso dell’esperimento si procede
dapprima all’azzeramento del campo ambientale, registrato a corrente nulla, per poi misurare
l’andamento di B al variare sia dell’intensità di corrente sia della densità di spire (quindi della
lunghezza del solenoide). Quando si effettua la misura in funzione della corrente, si lascia la
lunghezza fissa e si aumenta gradualmente l’intensità; nella seconda fase, invece, si mantiene
costante la corrente e si comprime o estende la “molla” affinché la sonda di Hall rilevi la variazione
di campo che scaturisce dal cambiamento di densità (numero di spire per unità di lunghezza).
L’insieme dei dati raccolti permette poi di verificare la relazione teorica che lega l’induzione
magnetica B ai fattori μ₀, n e I.
RISULTATI
Dalle misure effettuate si osserva che la regione centrale del solenoide presenta un campo
approssimativamente uniforme, mentre ai bordi si riscontra un decadimento più netto. Il confronto
tra l’induzione B e la corrente I evidenzia un andamento sostanzialmente lineare, coerente con la
formula B = μ₀·n·I, purché si lavori entro limiti di corrente e densità di spire tali da evitare
saturazione del sensore di Hall o irregolarità eccessive nell’avvolgimento. Analogamente, variando
la lunghezza della molla e mantenendo costante la corrente, si trova che B cresce al crescere della
densità di spire n, in accordo con il comportamento teorico previsto. L’analisi di regressione sui dati
sperimentali consente di stimare il valore di μ₀, la permeabilità magnetica del vuoto, fornendo un
risultato che, entro gli errori, si avvicina a quello tabulato di 4π×10^(-7) H/m (1,2566×10^(-6)
T·m/A).
COMMENTI E INTERPRETAZIONI
L’esperimento mostra come la costruzione di un solenoide a molla, pur non essendo un
avvolgimento ideale, consenta di confermare i principali aspetti teorici relativi al campo magnetico
prodotto. Il fatto che la porzione centrale del solenoide presenti valori di B quasi costanti ribadisce
il concetto di campo uniforme che, nelle condizioni sperimentali reali, è valido se si resta
sufficientemente lontani dalle estremità e se si evitano deformazioni marcate dell’elica. Gli errori di
misura possono derivare sia da imprecisioni nella lettura del fondo magnetico ambientale sia da
piccole variazioni locali della densità di spire, ed è perciò fondamentale sottrarre accuratamente il
valore del campo terrestre e mantenere, nel limite del possibile, un assetto geometrico stabile. In
definitiva, la linearità riscontrata tra B e I e tra B e n conferma le previsioni teoriche, e la stima della
permeabilità magnetica del vuoto risulta plausibile, seppur condizionata da inevitabili effetti
sistematici imputabili alle caratteristiche dell’apparato e del sensore.