Spira in un campo magnetico

Flusso tagliato

Il flusso del campo magnetico attraverso qualsiasi superficie avente per contorno una spira si definisce flusso concatenato con la spira.

Ricordiamo ora l’espressione del flusso (nel caso di superfici chiuse):

L’unità di misura del flusso magnetico del Sistema Internazionale è il Weber (simbolo Wb).

Consideriamo un conduttore (spira) in movimento con velocità V0 lungo un circuito immerso in un campo magnetico (B).

Nel conduttore gli elettroni sono liberi di muoversi. In particolare ogni elettrone risente di una forza di Lorentz (qvB) che spinge gli elettroni verso il basso. Gli elettroni si accumulano all’estremità del conduttore e iniziano a muoversi lungo il circuito, nel quale inizierà a scorrere corrente (I) (per convenzione il verso della corrente è opposto rispetto a quello in cui si muovono gli elettroni).

Nel conduttore si crea una differenza di potenziale (ΔV), che genera un campo elettrico (E) (le due grandezze sono legate dalla legge ΔV=LE, dove L è la lunghezza della barretta). Ogni elettrone risente di una forza di Coulomb (qE) con verso opposto rispetto a quello di E, essendo l’elettrone una particella carica negativamente.  La forza di Coulomb spinge gli elettroni verso l’alto.

La forza di Coulomb cresce fino a quando la risultante delle forze che agisce su ogni elettrone è nulla.

 LEGGE DI FARADAY-NEUMANN-LENZ 

Quando una linea concatena un flusso (di campo magnetico) variabile nel tempo, lungo la linea su cui poggia la superficie si genera una differenza di potenziale pari alla derivata del flusso rispetto al tempo cambiata di segno.

Possiamo affermare che ogni volta che il flusso varia nel tempo, si genera una differenza di potenziale e di conseguenza una corrente indotta.

Il flusso può variare per uno dei seguenti motivi:

• variazione di B;

• variazione di α ;

• variazione di Superficie.

 Il meno davanti alla formula indica che il verso della corrente è tale da generare un campo magnetico indotto che compensa la variazione di flusso.

• Se il flusso aumenta il verso del campo magnetico indotto è opposto al campo magnetico iniziale
• Se il flusso diminuisce il verso del campo magnetico indotto ha lo stesso verso del campo magnetico iniziale

Applichiamo questa legge alla situazione descritta precedentemente.

Se la spira si muove verso sinistra il flusso diminuisce poiché diminuisce la superficie (flusso e superficie sono direttamente proporzionali). Per contrastare la variazione di flusso si genera un campo indotto che ha lo stesso verso del campo iniziale (+z).

Per la regola della mano destra la corrente indotta scorre in senso antiorario.

La barretta conduttrice percorsa da corrente e immersa in un campo magnetico risente di una forza magnetica (f=I L B, dove I è la corrente, L è la lunghezza della barretta e B è il campo magnetico).

Per la regola della mano destra la forza magnetica spinge la spira verso destra.

Il verso della forza magnetica è sempre tale da opporsi al verso della forza che mette in moto la barretta.

  Questo era il moto di una spira in un campo magneto  😉
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