30.7: Campi elettrici indotti: applicazioni

Esiste una distinzione importante tra il campo elettrico indotto da un campo magnetico variabile e il campo elettrostatico prodotto da una distribuzione di carica fissa. In particolare, il campo elettrico indotto non è conservativo perché non compie lavoro nel muovere una carica lungo un percorso chiuso. Al contrario, il campo elettrostatico è conservativo e non compie lavoro netto lungo un percorso chiuso. Di conseguenza, il potenziale elettrico può essere associato al campo elettrostatico ma non al campo indotto. Le seguenti equazioni rappresentano la distinzione tra i due tipi di campi elettrici:

Quando il flusso magnetico attraverso un circuito cambia, viene indotto un campo elettrico non conservativo, che guida la corrente attraverso il circuito. Tuttavia, quando non c'è un percorso conduttivo nello spazio libero, è possibile trattarlo come se un percorso conduttivo fosse presente; cioè, campi elettrici non conservativi vengono indotti ovunque il flusso magnetico attraverso un circuito cambi, che ci sia o meno un percorso conduttivo presente.

Il campo elettrico indotto prodotto da un campo magnetico variabile differisce dal campo elettrostatico generato dalla distribuzione della carica statica.

Il campo elettrico indotto non è conservativo in quanto la sua rete per spostare una carica in un percorso chiuso è diversa da zero, mentre il campo elettrostatico è conservativo.

Considera una bobina circolare con un raggio di 0,25 metri. Un campo magnetico perpendicolare al piano della bobina è diretto verso l'interno e inizia ad aumentare ad una velocità costante di 3 t Tesla al secondo. Calcola la f.e.m. indotta e il campo elettrico a 5 secondi.

Elenca le quantità note e sconosciute.

Poiché il campo magnetico è perpendicolare al piano, il flusso magnetico è un prodotto del campo magnetico e dell'area della bobina.

Utilizzando la legge di Faraday, la f.e.m. indotta in base al flusso magnetico è di 2,94 Volt a 5 secondi.

Inoltre, la f.e.m. indotta può essere espressa in termini di campo elettrico indotto.

Poiché il vettore del campo elettrico è tangente alla bobina, la cui circonferenza è 2-pi-r, l'equazione può essere riorganizzata per trovare il campo elettrico indotto: 1,87 Volt per metro.