Testo
Lasci cadere un piccolo magnete dentro un tubo di rame verticale (non ferromagnetico). Il magnete cade molto più lentamente che in caduta libera. Spiega perché in termini di legge di Faraday e legge di Lenz.
Soluzione
Flusso variabile. Mentre il magnete cade, il flusso magnetico attraverso ogni sezione anulare del tubo cambia nel tempo (aumenta all’avvicinarsi del magnete, diminuisce all’allontanarsi).
Correnti indotte (Faraday). Per la legge di Faraday-Neumann, la variazione di flusso induce nel rame correnti circolari (correnti di Foucault):
Opposizione al moto (Lenz). Per la legge di Lenz queste correnti generano un campo magnetico che si oppone alla variazione che le ha prodotte: il tubo agisce come un magnete che respinge il magnete in avvicinamento e ne trattiene quello in allontanamento. Il risultato è una forza frenante diretta verso l’alto.
Velocità limite. La forza frenante cresce con la velocità; quando eguaglia il peso l’accelerazione si annulla e il magnete scende a velocità limite pressoché costante. L’energia cinetica mancante rispetto alla caduta libera è dissipata per effetto Joule (calore) nelle correnti parassite del rame.
Collegamenti
Argomenti: Induzione elettromagnetica Concetti: Legge di Lenz · Legge di Faraday-Neumann-Lenz · Correnti di Foucault