Appunti di Fisica

Esperimenti di Faraday

Descrizione del dispositivo

Il dispositivo è formato da due bobine, realizzate con filo conduttore circondato da guaina isolante, avvolte intorno ad un anello di ferro. La prima bobina è alimentata da una batteria e dispone di un interruttore, mentre la seconda è chiusa su un galvanometro, un misuratore di corrente molto sensibile. Quando si chiude l'interruttore del primo circuito, si osserva il passaggio di corrente anche nel secondo. La corrente cessa quando la corrente nel primo circuito diventa costante, mentre torna a scorrere, per un breve intervallo in verso opposto, quando si riapre l'interruttore.

Corrente indotta

La corrente indotta è quella che circola nella bobina non collegata alla batteria, e la sua produzione è nota come induzione elettromagnetica. Si verifica anche avvicinando o allontanando rapidamente una calamita da un circuito. Faraday osservò che non circolava corrente quando la calamita era ferma vicino al circuito.

Movimento relativo

Per produrre una corrente indotta, è necessario che il magnete e il circuito siano in moto relativo. Si genera una corrente indotta anche quando una spira ruota nello spazio compreso fra i due poli affacciati di un magnete ripiegato.

Flusso concatenato con un circuito

Affinché nel circuito scorra corrente, il campo deve variare nel tempo oppure le linee di campo e il circuito devono essere in moto relativo. Il flusso del campo magnetico ha un verso arbitrario attraverso una superficie; se il campo non è uniforme o la superficie è curva, si suddivide la superficie in porzioni abbastanza piccole da poter considerare trascurabile ogni variazione del campo da un punto all'altro di ogni porzione. Il flusso attraverso la superficie totale è la somma algebrica dei flussi attraverso le singole parti. Il flusso del campo magnetico attraverso la superficie di un circuito elettrico è detto flusso concatenato con il circuito.

Calcolo del flusso concatenato

Il flusso concatenato con una spira in un campo magnetico uniforme è dato da Φ = B ∙ S, dove S è l’area che la spira ha come contorno, e se il versore n è fissato nel verso di B. Per un solenoide composto da N spire, di area S al campo, il flusso è N ∙ B ∙ S.

Motivi delle variazioni di flusso

• Il campo magnetico varia nel tempo sui punti della superficie del circuito.
• Cambia l’angolo fra il campo magnetico e la superficie.
• Cambiano le dimensioni del circuito.

Si ha induzione elettromagnetica se e solo se il flusso concatenato con il circuito varia nel tempo.

Forza elettromotrice indotta

Se in un circuito scorre una corrente indotta, per la prima legge di Ohm, in quel circuito agisce una forza elettromotrice indotta. La forza elettromotrice indotta f è la f.e.m. di un immaginario generatore che, inserito in un circuito, vi farebbe circolare una corrente di intensità i.