Induzione e legge di Faraday-Neumann-Lenz

L'induzione

Per corrente indotta si intende la differenza di potenziale che genera corrente in un circuito dove varia il flusso magnetico.
Infatti, la variazione di flusso magnetico induce una differenza di potenziale che, a sua volta, produce corrente.

La legge che determina il legame tra differenza di potenziale indotta e variazione di flusso magnetico è la legge di Faraday-Neumann.

Legge di Faraday-Neumann

La legge di Faraday-Neumann afferma che:

"La differenza di potenziale $\varDelta V$ indotta in un circuito chiuso è data dal rapporto tra la variazione di flusso magnetico $\varDelta {\phi}(B)$ e l'intervallo di tempo $\varDelta t$ in cui avviene questa variazione."

$\varDelta V_i=\dfrac{\varDelta {\phi}(B)}{\varDelta t}$

La differenza di potenziale indotta non è costante nel tempo e determina una corrente indotta non continua. Infatti, ad esempio, quando la variazione di flusso si assesta l'amperometro tornerà sullo zero in quanto non vi è più corrente indotta.

Ricorda: se il circuito su cui avviene l'induzione ha una resistenza $R$ , per la prima legge di Ohm la corrente indotta è inversamente proporzionale a tale resistenza ( $i_{indotta}=\dfrac{\varDelta V_i}{R}$ ).

Legge di Lenz

Lenz capì il verso in cui circola la corrente indotta affermando che:

"Una corrente indotta circola sempre in maniera tale per cui si venga a creare un campo magnetico indotto opposto alla variazione di flusso, cioè la causa che lo ha generato."

In base a ciò, è opportuno riscrivere la leggere di Faraday-Neumann ponendo il segno negativo davanti alla variazione di flusso nel tempo.

$\varDelta V_i=-\dfrac{\varDelta {\phi}(B)}{\varDelta t}$

Esempio

Avvicinando il polo nord di un magnete verso una spira circolare si genera una corrente indotta che, circolando in essa, produce un campo magnetico che avrà il polo nord rivolto verso il magnete opponendosi al suo avvicinamento.

La forza elettromotrice indotta

La forza elettromotrice indotta spiega la manifestazione di una corrente indotta in un circuito anche senza generatore di tensione, e quindi della forza elettromotrice che la produce.

Per questo motivo vale comunque la legge di Faraday-Neumann-Lenz nella forma:

$f.e.m_{indotta}=-\dfrac{\varDelta {\phi}(B)}{\varDelta t}$

Per spiegare la $f.e.m_{indotta}$ si prende come riferimento una sbarra con elettroni che si muove in un campo magnetico. In questo modo, gli elettroni vengono spinti verso l'esterno della sbarra mentre l'interno si carica positivamente generando una distribuzione di cariche che crea $f.e.m_{indotta}$ .