Sbarra che si muove in un campo magnetico e forza elettromotrice

Una sbarretta conduttrice in un campo magnetico uniforme scorre alle estremità di un circuito aperto , come rappresentato in figura.

Dire quanta corrente scorre nel circuito supponendo che il campo magnetico valga \(1T\), la velocità \(0.5 \frac{m}{s}\) e lunghezza pari a \(0.2m\).

Soluzione

La sbarra in movimento interagisce con il campo magnetico..

E genera una differenza di potenziale (una tensione) ai suoi estremi. Questa tensione generata si chiama forza elettromotrice indotta o semplicemente EMF, che viene indicata nelle formule come \(f_{em}\).

Che cos’è la differenza di potenziale?

La differenza di potenziale (nota anche come tensione o voltaggio) è una grandezza fisica che misura la quantità di energia disponibile per trasferirsi da un punto all’altro in un circuito elettrico. Si esprime in volt (V) e rappresenta la differenza di potenziale energetico tra due punti. La differenza di potenziale è fondamentale per la comprensione del funzionamento dei circuiti elettrici e dei sistemi di trasmissione dell’energia elettrica

L’ EMF generata dipende dalla velocità con cui la sbarra si muove nel flusso magnetico, così come dalla forza del campo magnetico stesso. Se la velocità della sbarra aumenta, allora anche l’EMF generata aumenterà. La direzione dell’EMF può essere determinata utilizzando la legge di Lenz, che afferma che l’EMF generata tende a produrre una corrente che contrasta il movimento della sbarra.

Per calcolare la forza elettromotrice si considera la seguente formula:

\(f_{em}=Bvl\)

In cui:

• \(B\) è l’intensità del campo magnetico;
• \(v\) è la velocità con cui si muove la barra;
• \(l\) è la lunghezza della barra.

Calcolando si ottiene:

\(f_{em}=0.5T \cdot 0.2m \cdot \frac{0.2m}{s}=20mV\)

Per calcolare l’intensità della corrente che attraversa il circuito si calcola:

\(i=\frac{f_{em}}{R}=\frac{0.02V}{2 \Omega}=10mA\)