La forza elettromotrice di movimento

La sbarretta che scorre sui binari

Una sbarretta conduttrice appoggiata su due binari chiusi da un resistore forma un circuito. Se la sbarretta scorre in un campo magnetico, l’area del circuito e quindi il flusso cambiano: nasce una forza elettromotrice ε = B L v. La corrente che ne risulta, nel campo, produce una forza che si oppone al moto: per mantenere la velocità bisogna tirare, e il lavoro fatto diventa calore nel resistore.

Forza elettromotrice —
Corrente —
Forza che frena la sbarretta —
Potenza (tirare = scaldare) —
ε = B L v
I = ε / R, F = B I L = B² L² v / R

In un tempo Δt la sbarretta, lunga L = 50 cm, avanza di v Δt e l’area del circuito cresce di L v Δt: il flusso cresce di B L v Δt, e la forza elettromotrice è ε = B L v. Si arriva allo stesso risultato con la forza di Lorentz sugli elettroni della sbarretta.

Il campo è entrante e il flusso cresce: la corrente indotta gira in verso antiorario, così che il suo campo, dentro il circuito, sia uscente. È la legge di Lenz. Sulla sbarretta percorsa da corrente il campo esercita la forza B I L, rivolta all’indietro.

Per far andare la sbarretta a velocità costante bisogna tirarla con una forza uguale: la potenza meccanica F v è esattamente la potenza elettrica R I² che scalda il resistore. L’energia si conserva: l’induzione trasforma lavoro in energia elettrica, come in ogni generatore.

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