Elettrodinamica - induzione - induzione per moti relativi
L'induzione per moti relativi
Caso 3
Moto di un circuito indeformabile in un campo magnetico non uniforme (sorgente fissa)

Disegno schematico che descrive una delle possibili cause dell'insorgere di una corrente indotta in un circuito elettrico a causa del fenomeno dell'induzione. Il magnete naturale a forma di sbarra, di cui sono messe in evidenza alcune linnee del campo magnetico da esso generato, viene avvicinato o allontanato dalla spira di cui Ŕ dotato il circuito. A seguito del movimento tra magnete e spira, il galvanometro a zero centrale presente nel circuito elettrico segnala il passaggio di una corrente elettrica il cui verso dipende dal movimento della calamita rispetto alla spira, Malfi, © 2003 Fu lo stesso Faraday ad osservare il manifestarsi di una corrente elettrica indotta ogniqualvolta egli muoveva un circuito elettrico rispetto ad un magnete. Egli not˛ che quando avvicinava bruscamente il circuito (formato da una spira di filo conduttore collegata ad un galvanometro a zero centrale) ad una calamita, l'ago dello strumento si spostava da una parte, mentre allontanandolo velocemente, l'ago si muoveva invece nella direzione opposta. Faraday annotò inoltre che le deviazioni dell'ago del galvanometro crescevano con la velocitÓ con la quale si muoveva il circuito rispetto alla calamita.

Se invece non si aveva alcun movimento relativo, nessuna corrente passava nel circuito elettrico, dato che l'ago dello strumento non si spostava ne' a sinistra ne' a destra, segno questo che non si aveva nessun fenomeno induttivo in presenza di condizioni di staticitÓ tra le parti in gioco. Si osservi che se si sostituisce il magnete con un'elettrocalamita a barra (funzionante a corrente di intensità costante) il risultato non cambia.

Ciò si spiega facilmente se si considera che il magnete è sorgente di un campo magnetico non uniforme del quale si sono evidenzialte in figura le linee di campo intorno al polo Nord della calamita. Muovendo il circuito, le linee di forza "tagliano" in modo diverso la superficie che ha come contorno la spira del circuito elettrico e ciò provoca la variazione temporale del flusso del campo magnetico associato a tale superficie. La forza elettromotrice indotta fa nascere nel circuito una corrente elettrica evidenziata dal galvanometro. Se il circuito elettrico viene avvicinato al magnete, le linee di forza che l'attraversano si infittiscono (perché il polo Nord è meno lontano) e ciò fa crescere il flusso. Allora per la legge di Lenz la corrente indotta tende a conservare il flusso e nell'esempio proposto essa risulta circolare in senso antiorario. Allontanando la calamita dalla spira, la corrente indotta circola invece in senso orario. Per la verità il fenomeno messo in luce può essere spiegato anche attraverso la forza di Lorentz. Gli elettroni del circuito si muovono verso la sorgente o da essa si allontanano con velocità v nel campo magnetico B. Nasce dunque una forza F (di Lorentz) che genera la corrente indotta.

E' importante sottolineare che si ottiene lo stesso risultato sostituendo, in luogo di una sbarretta magnetica, un solenoide percorso dalla corrente continua e costante erogata da un dispositivo voltaico e quindi muovendo la spira rispetto al solenoide. Del resto, dal punto di vista magnetico una sbarra magnetizzata e un tratto della stessa lunghezza di filo elettrico piegato a formare un solenoide e percorso da corrente sono due oggetti del tutto equivalenti.