Legge di Faraday, Neumann Lenz
Se si sposta un conduttore in un campo magnetico, esso diventa sede di una f.e.m. indotta. Se il conduttore appartiene ad un circuito chiuso in esso circola corrente che produce un campo magnetico tale da opporsi alla causa che l’ha generato.
Per capire devi anche sapere
F.e.m. indotta in un conduttore.
Osservando un circuito di prova costituito da una o più spire, ai cui terminali è applicato un voltmetro, immerso in un campo magnetico uniforme di induzione B si possono fare le seguenti deduzioni:
Se la spira viene tenuta ferma, il voltmetro non rileva nessuna tensione;
Se il circuito viene spostato all’interno del campo, il voltmetro, durante il movimento, rileva un valore di tensione.
Se il circuito rimane fermo e viene fatto variare il campo magnetico B il voltmetro rileva un valore di tensione.
Inoltre più è rapida la variazione di B o il movimento del circuito e più è grande il valore della tensione rilevata dal voltmetro.
Apparentemente sembrerebbe che sia il movimento la causa della tensione indotta nel circuito, ma l’analisi del fenomeno ha messo in evidenza che la tensione in realtà è dovuta alla variazione nel tempo del flusso magnetico che si concatena con il circuito. Questa legge è esprimibile con la formula:
DF
e
= ——–
Dt
Applicazione ad un conduttore rettilineo
Dato un conduttore rettilineo di lunghezza l. Lo si sposti di un tratto x perpendicolarmente, nel tempo t, rispetto ad un campo magnetico uniforme di induzione B in modo da determinare una variazione S della superficie interessata dalle linee di forza di B:
In questo conduttore viene indotta una tensione pari a: e=Blv
essendo:Dx x
v = ——– cioè e = B l ——
Dt t
Ma lx e’ l’area descritta dal conduttore nel suo movimento e si può indicare con S per cui:
DS
e
= B ——
Ancora
BS
rappresenta il flusso “tagliato” dal conduttore nel
suo movimento, cioè la variazione di flusso concatenato, e
può essere rappresentato con
DF
pertanto è:
DF
e
= ——–
Dt
Questa legge fu messa a punto da Neumann sviluppando le osservazioni di Faraday sull’induzione, ma anche Lenz diede un contributo importante perché affermò che la corrente prodotta da questa f.e.m. produce a sua volta un flusso magnetico in opposizione alla causa che l’ha determinata e aggiunse il segno meno:
DFe = ------
Dt
Nel caso di avvolgimenti con N spire occorre considerare il flusso concatenato pari a N volte F cioè Fc=NF.