Ti vuoi preparare bene per l'esame di fisica?
Segui gli esercizi svolti sul blog!
Campi magnetici e forze sui fili percorsi da corrente
Un circuito elettrico è collegato ad un generatore a c.c.; è incernierato in due punti A e B, in modo che sono possibili le rotazioni intorno all'asse AB, come in figura A.
Una parte di questo circuito è costituito da una barretta metallica lunga 20 cm avente massa 0,085 Kg, posto all'interno di un campo elettrico di intensità 0,075 T.
 |
| figura A - circuito aperto |
Chiudiamo il circuito. Attraverso di esso fluirà una corrente pari 40A.
La barretta all'interno del campo magnetico sarà soggetta, oltre alla forza peso, anche alla forza magnetica F. (vedi figura B). Troviamo la posizione di equilibrio.
 |
| figura B - circuito chiuso |
La direzione di F si ottiene applicando la regola della mano destra (vedi figura C).
Il pollice indica il verso della corrente (per convenzione dal polo + al polo - del generatore), le altre dita puntando nel verso dell'intensità del campo magnetico B e la forza è perpendicolare al palmo della mano (destra).
 |
Figura C - Regola della mano destra applicata all'esercizio
|
Calcoliamo il modulo di F.
Sappiamo che : F = iLBsen(teta)
dove: i è la corrente espressa in A i=40A
L è la lunghezza in m L=0,20m
B è l'intensità del campo magnetico in T B=0,075 T
teta è l'angolo che la corrente forma con il campo magnetico.
Nel nostro caso teta=90° ; tale angolo rimane costante durante la rotazione.
F=40(A)*0,20(m)*0,075(T)sen90°=0,6N
I fili verticali che sostengono la barretta sono disposti parallelamente al campo magnetico nella fase iniziale e pertanto non sono soggetti ad alcuna forza (teta=0);
Successivamente poiché la sbarretta si sposta ed il sistema ruota, i fili verticali formeranno un angolo con il campo magnetico (fi). Su di essi la forza non sarà nulla.
Dobbiamo però osservare che la corrente ha versi opposti sui due fili, infatti dal lato della cerniera B la corrente scende mentre dal lato della cerniera A sale. Le forze che nascono sui due fili verticali hanno stessa intensità ma versi contrari.
La sbarretta si sposterà in direzione di F, ma essendo incernierato il circuito, il sistema ruoterà fino a trovare l'equilibrio.
Le forze cui è sottoposta la sbarretta sono: la forza peso P=mg, la forza magnetica F e la tensione T sui due fili verticali.(figura D)
 |
| Figura D - Equilibrio |
Nel triangolo delle forze in equilibrio, si nota che F=P*tg(fi), pertanto:
(fi)= arctg (F/P) = arctg (iLB / mg) = 35,7°.
