Le correnti indotte
Come abbiamo visto in precedenza con la legge di Faraday-Neumann, la presenza di un campo magnetico genera una corrente indotta, la cui intensità dipende dalla variazione del flusso del campo magnetico in un determinato intervallo di tempo, e dalla resistenza del filo conduttore.
Sappiamo anche che, quando si genera una corrente indotta, grazie alla presenza di un campo magnetico esterno, la corrente stessa che circola nel conduttore genera a sua volta un altro campo magnetico.
Il campo magnetico risultante, quindi, è dato dal contributo del campo magnetico esterno di partenza più il campo magnetico generato dalla corrente indotta.
La legge di Lenz
La legge di Lenz permette di determinare il verso di circolazione della corrente indotta a partire dal flusso del campo magnetico che la genera; in particolare, la legge di Lenz afferma che il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.
Quindi, consideriamo una spira circolare sottoposta ad un campo magnetico esterno le cui linee di campo sono rivolte verso il basso.
In questo caso, la corrente indotta circola in senso antiorario, e il campo magnetico generato da tale corrente è rivolto verso l’alto, così da contrastare il campo magnetico esterno.
Infatti, se la corrente circolasse in senso opposto, ossia in senso orario, il campo magnetico generato dalla corrente avrebbe lo stesso verso di quello esterno, rivolto cioè verso il basso; ma un campo magnetico totale più intenso di quello di partenza creerebbe un aumento del flusso totale, e cioè una corrente indotta maggiore.
In questo modo, quindi, si avrebbe un processo senza fine, che porterebbe ad aumentare sempre di più sia il flusso del campo magnetico sia l’intensità della corrente indotta. Un simile processo non può verificarsi, andrebbe contro il principio di conservazione dell’energia.
Abbiamo, quindi, una valida prova della correttezza della legge di Lenz.
Il verso del campo magnetico indotto
Dalla legge di Lenz possiamo dedurre il verso del del campo magnetico indotto in base al tipo di variazione del flusso del campo magnetico esterno:
- Nel caso in cui il si avesse un aumento del flusso del campo magnetico esterno, il campo magnetico indotto avrebbe verso opposto a quello del campo esterno;
- nel caso di una diminuzione del flusso di campo magnetico esterno, invece, il magnetico indotto avrebbe lo stesso verso del campo esterno;
La legge di Lenz, inoltre, spiega come mai nella formule di Faraday-Neumann appaia un segno meno davanti al flusso del campo magnetico: il segno, infatti, sottolinea il fatto che il verso della corrente indotta sia opposto alla variazione del flusso che la genera.
Una verifica sperimentale
Una verifica sperimentale della legge di Lenz si ha quando si tenta di estrarre una sostanza diamagnetica da un campo magnetico particolarmente intenso.
In particolare, se l’estrazione avviene lentamente, la sostanza non risente in alcun modo del campo; tuttavia, se si estrae rapidamente la sostanza dal campo magnetico, si noterà che essa oppone resistenza all’estrazione.
Questo fenomeno può essere spiegato con la legge di Lenz.
Infatti, quando si estrae un corpo diamagnetico da un campo magnetico, essa subisce una variazione del flusso di campo, che, come sappiamo, genera delle correnti indotte che scorrono lungo il volume del corpo.
Queste correnti, dette correnti di Foucault, si oppongono alla variazione del flusso che le genera, e di conseguenza su di esse agisce una forza magnetica che tende a spingerle nel verso opposto a quello dell’estrazione.
Quando il corpo viene estratto lentamente dal campo magnetico, si può avvertire comunque una forza frenante che agisce su di esso, che avrà però un intensità molto minore: più lenta è l’estrazione del corpo dal campo magnetico, infatti, più lenta sarà la variazione del flusso del campo magnetico, e di conseguenza anche le correnti indotte saranno di minore intensità.
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