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L'elettromagnetismo

La f.e.m. indotta

Per verificare l'instaurarsi della corrente indotta in un circuito costituito da un solenoide si collegano i due estremi del filo conduttore avvolto attorno alla bobina a un galvanometro, uno strumento che misura piccole variazioni di corrente. Se il solenoide non è collegato a un generatore di tensione il galvanometro non registra corrente. Se però avviciniamo al solenoide un magnete (o circuito inducente formato da un altro solenoide attraversato da corrente), si verifica un movimento dell'ago del galvanometro, che segnala un passaggio di una corrente elettrica indotta. Lo stesso avviene se teniamo fermo il magnete (o il circuito inducente) e muoviamo il circuito: il galvanometro misurerà una variazione di corrente (v. fig. 19.1). La corrente si interrompe quando i due sistemi sono in quiete l'uno rispetto all'altro.

Se all'interno del circuito si produce una corrente elettrica, significa che agli estremi del circuito si è prodotta una differenza di potenziale, ovvero una forza elettromotrice (f.e.m.): alla f.e.m. prodotta in questo modo si dà il nome di f.e.m. indotta.

L'esperienza descritta, che a grandi linee è quella eseguita da Faraday, dimostra che ogni volta che il numero delle linee di forza di un campo magnetico attraverso un solenoide varia nel tempo (aumentando o diminuendo) si produce una f.e.m. indotta nel solenoide. Quando avviciniamo il magnete al solenoide, il numero delle linee di forza del campo magnetico generato dal magnete aumenta all'interno del solenoide: nel solenoide passa corrente. Se il magnete è fermo rispetto al solenoide, il numero delle linee di forza non varia e la corrente cessa.

Il valore della f.e.m indotta, secondo una legge dovuta a Faraday, è direttamente proporzionale alla variazione del numero delle linee di forza del campo attraverso il solenoide, espresso attraverso il flusso del campo magnetico.

Il flusso del campo magnetico

Si definisce flusso del campo magnetico Φ (o più semplicemente flusso magnetico) attraverso una superficie S il prodotto della componente del campo magnetico perpendicolare alla superficie per la superficie stessa:

Se θ è l'angolo tra il vettore campo magnetico B e la superficie S, il flusso attraverso la superficie è dato da:

Il flusso di un campo magnetico risulta dunque massimo nel caso in cui le linee di forza del campo siano perpendicolari alla superficie S e nullo nel caso in cui siano parallele. Tutte le altre volte il flusso è dato dalla proiezione del vettore campo magnetico sulla superficie S moltiplicato per la superficie.

Nel Sistema Internazionale, il flusso magnetico si misura in weber (simbolo Wb), dove 1 Wb = 1 T·1 m2.

In termini di flusso si può dire che si ha corrente indotta in un circuito quando si ha variazione nel tempo del flusso di un campo magnetico. In termini quantitativi, la legge di Faraday enunciata prima, che prende il nome di legge di Faraday-Neumann, stabilisce che la f.e.m. indotta da un campo magnetico con flusso Φ su un circuito è proporzionale alla variazione del flusso (ΔΦ) nel tempo (Δt):

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