Moto di una carica elettrica in un campo magnetico


Una carica elettrica Q (supposta positiva) che si muova in un campo magnetico di induzione B subisce un'azione di forza da parte di quest'ultimo. Ciò è logico se si considera che una carica in movimento dà luogo ad una corrente, la quale esiste però solamente là dove la carica si sta muovendo, si parla infatti di elemento di corrente (Dl ). Indicata con Ve la velocità e con Dl il tratto di traiettoria percorso nell'intervallo di tempo Dt dalla carica, la corrente I associabile al tratto di traiettoria Dl è data dalla relazione :

sulla carica agisce perciò la stessa forza che si manifesterebbe su un tratto di circuito lungo Dl e percorso da una corrente avente l'intensità sopra ricavata, ovvero F = B·I·Dl·sin(a) = B·Ve·Q·sin(a) ove a è l'angolo formato dalla traiettoria della carica con le linee di induzione magnetica.

La forza elettromagnetica F risulta perpendicolare alla traiettoria e, quindi, alla velocità Ve ed all'induzione B , il verso si troverà con la regola delle tre dita della mano sinistra. Quando però la carica in movimento è negativa (ad esempio un elettrone) si dovrà considerare quale verso della corrente quello opposto al verso della velocità posseduta dalla carica, questo perché il verso della corrente è convenzionalmente quello delle cariche positive. Si possono avere i seguenti casi :

a) se la carica entra in un campo magnetico con velocità inizialmente parallela alle linee del campo, essa non subisce alcuna azione di forza essendo a = 0 .

b) se la carica ha velocità inizialmente ortogonale alle linee del campo magnetico, essa verrà a descrivere successivamente una traiettoria circolare contenuta nel piano ortogonale alle linee di campo e di raggio :

La traiettoria risulta circolare perché viene percorsa sotto l'azione di una forza centripeta costante ( B·Ve·Q ) ed a questa forza fa equilibrio la forza centrifuga ( ) . Dalla eguaglianza tra le due forze viene dedotta la relazione che fornisce il raggio (m [Kg] è la massa della particella avente carica pari a Q) .

c) se la velocità inizialmente posseduta dalla carica è obliqua rispetto alle linee di campo magnetico, la carica verrà a percorrere una traiettoria elicoidale a causa della componente di velocità parallela alle linee di campo che si aggiunge alla velocità del moto rotatorio impresso dalla forza elettromagnetica.

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