Uno dei punti che spiazza di più alla prima lettura è questo: la forza di Lorentz è sempre perpendicolare alla velocità, dunque non compie lavoro. Eppure i motori elettrici funzionano, le calamite sollevano oggetti e gli acceleratori spendono energia per curvare i fasci. Dov’è il trucco?
Il trucco è che la forza magnetica, in sé, non scambia energia cinetica con la particella, ma ne redirige il moto. Nei dispositivi che usiamo c’è quasi sempre una sorgente di energia elettrica (una batteria, la rete) che, indirettamente, fornisce il lavoro. Quando un motore in corrente continua gira, l’energia entra come potenza elettrica alle spazzole ed esce come lavoro meccanico, mentre il campo magnetico fa solo da mediatore tra le due forme. Quando una calamita solleva un chiodo, il lavoro è fatto dalle forze che hanno magnetizzato il chiodo (in ultima analisi le correnti atomiche accoppiate ai campi elettrici interni).
Questa distinzione tra “forza che reindirizza” e “forza che lavora” è una delle più sottili di tutta la fisica classica. Un suo cugino si trova nella forza di vincolo che tiene un’auto in curva (anch’essa perpendicolare alla velocità, anch’essa con lavoro nullo) o nella tensione del filo in un pendolo conico. La morale generale è che l’energia non sale e scende secondo le forze in gioco, ma secondo i prodotti scalari tra forze e spostamenti.
Da ricordare
Una forza perpendicolare alla velocità cambia la direzione del moto ma non il modulo della velocità, quindi non l’energia cinetica. Conviene tenerlo presente nei bilanci energetici dei circuiti con motori e nei generatori a induzione.
Collegamenti
Argomenti: Magnetismo Concetti: Forza di Lorentz · Lavoro di una forza
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