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Forza su un filo con corrente, motore e induzione

Un filo percorso da corrente, dentro un campo magnetico, riceve una spinta. La spinta è massima quando il filo forma 90° con il campo ed è nulla quando è parallelo. La regola della mano sinistra di Fleming ne dà il verso. Un motore usa questa spinta per far ruotare una bobina; un generatore fa il contrario e produce corrente muovendo una bobina o un magnete.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. Ecco una barra di rame appoggiata su due rotaie metalliche, tra il polo N (in alto) e il polo S (in basso) di un grande magnete. Non passa corrente, quindi non succede niente.
  2. Ora la corrente I attraversa la barra. Il campo B punta verso il basso, la corrente va di traverso e la barra riceve una spinta F di lato. Guardala rotolare sulle rotaie. Tocca 'Inverti corrente' o 'Inverti magnete' e la spinta cambia verso.
  3. Ora giriamo piano la barra da 90° a 0°. Mentre la barra si allinea al campo, la freccia verde della forza si accorcia. A 0° (parallela) la forza è zero.
  4. Un motore elettrico: una bobina sta tra due poli. Un lato è spinto in su, l'altro in giù, così la bobina gira. L'anello diviso e le spazzole invertono la corrente a ogni mezzo giro, così la bobina continua a girare nello stesso verso.
  5. Ora facciamo il contrario: spingi un magnete dentro una bobina. L'ago del galvanometro si sposta da una parte; se lo tiri fuori, si sposta dall'altra. Tieni il magnete fermo e l'ago resta a zero. Questa è l'induzione elettromagnetica.
  6. Gioco libero: inverti la corrente, inverti il magnete, cambia la corrente e l'angolo. Prevedi il verso della forza con la mano sinistra prima di guardare.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

Perché il filo si muove? Un magnete attira solo il ferro.

La corrente nel filo crea un suo campo magnetico. Questo campo e quello del magnete si spingono a vicenda, quindi il filo viene spinto. Guarda la barra rotolare nel passo 2.

Perché non c'è forza quando il filo è parallelo al campo?

La forza dipende da quanto il filo attraversa il campo (sin θ). Parallelo significa che non lo attraversa per niente. Guarda la freccia ridursi a zero nel passo 3.

Se inverto sia la corrente sia il magnete, la forza si inverte?

No. Ogni inversione cambia il verso della forza una volta; due inversioni si annullano. Prova entrambi i pulsanti nel gioco libero.

Perché la bobina del motore non si ferma dopo mezzo giro?

L'anello diviso cambia contatto con le spazzole a ogni mezzo giro e inverte la corrente nella bobina, così la spinta la fa girare sempre nello stesso verso. Vedi il passo 4.

Perché il galvanometro segna zero quando il magnete è dentro la bobina ma fermo?

La corrente si induce solo mentre il campo magnetico attraverso la bobina cambia. Un magnete fermo dà un campo costante, quindi niente corrente. Vedi il passo 5.

Quale mano devo usare, sinistra o destra?

Se è data la corrente e vuoi la forza (motore), usa la mano sinistra. Se è dato il moto e vuoi la corrente (generatore), usa la mano destra.

Forza su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico

Una carica in movimento in un campo magnetico sente una forza. Una corrente è solo l'insieme di tante cariche in movimento, quindi un filo percorso da corrente dentro un campo magnetico viene spinto. Questa spinta è la forza magnetica sul conduttore.

Da che cosa dipende la forza?

In breve, F ∝ I · B · L · sin θ. (In Classe 10 bastano le idee; la formula F = BIL sin θ si usa nelle classi superiori.)

Verso della spinta: regola della mano sinistra di Fleming

Allarga pollice, indice e medio della mano sinistra in modo che siano ad angolo retto tra loro. Punta l'indice lungo il campo (da N a S) e il medio lungo la corrente. Il pollice mostra allora il verso della forza (moto) sul conduttore. Se inverti la corrente o il campo, la forza si inverte; se inverti entrambi, resta uguale.

Motore elettrico (solo valutazione formativa nel 2026-27)

Nota: per il CBSE 2026-27, motore, induzione elettromagnetica e generatore sono valutati solo in modo formativo (verifiche in classe, attività), non nell'esame finale. Studiali comunque: spiegano ogni ventilatore e ogni centrale elettrica.

Un motore elettrico trasforma energia elettrica in energia meccanica. Le sue parti:

Come funziona

La corrente scorre in un verso in un lato lungo della bobina e nel verso opposto nell'altro lato, quindi, per la regola della mano sinistra, un lato è spinto in su e l'altro in giù. La bobina gira. Dopo mezzo giro le metà dell'anello diviso scambiano le spazzole, la corrente nella bobina si inverte e le forze spingono di nuovo la bobina nello stesso verso. Così la bobina continua a ruotare in una sola direzione. I motori commerciali usano elettromagneti, molte spire di filo e un nucleo di ferro dolce per essere più potenti.

Induzione elettromagnetica e generatore

Michael Faraday scoprì l'effetto contrario: un campo magnetico che cambia attraverso una bobina produce in essa una corrente. Questa è l'induzione elettromagnetica e la corrente si chiama corrente indotta.

Regola della mano destra di Fleming

Per un conduttore che si muove in un campo, allarga pollice, indice e medio della mano destra ad angolo retto. Indice = campo, pollice = moto del conduttore, medio = verso della corrente indotta.

Generatore elettrico

Un generatore trasforma energia meccanica in energia elettrica. Una bobina viene fatta ruotare tra i poli di un magnete; ogni lato taglia il campo e si induce una corrente. Con gli anelli collettori la corrente si inverte a ogni mezzo giro e si ottiene AC (generatore di corrente alternata). Con un collettore a anello diviso l'uscita scorre sempre nello stesso verso e si ottiene DC (generatore di corrente continua).

Corrente alternata (AC) e continua (DC)

La corrente continua (DC) scorre sempre in un solo verso. Pile, batterie e pannelli solari danno DC.

La corrente alternata (AC) inverte il suo verso più volte a intervalli regolari. In India la corrente di casa è AC a circa 220 V e 50 Hz: cambia verso 100 volte al secondo (due volte in ogni ciclo).

ACDC
Il verso si inverte periodicamenteUn solo verso
Dai generatori AC delle centraliDa pile, batterie, generatori DC
Si trasporta a grandi distanze con poca perdita di energia (la tensione si cambia con i trasformatori)Difficile da alzare o abbassare di tensione; usata nell'elettronica

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Un filo va da est a ovest (corrente verso ovest) in un campo magnetico che punta verticalmente verso il basso. In che verso va la forza?

Indice verso il basso (campo), medio verso ovest (corrente). Il pollice sinistro punta allora verso sud. Quindi la forza è diretta verso sud.

2. Un filo percorso da corrente è posto parallelo alle linee del campo magnetico. Quale forza agisce su di esso?

L'angolo tra filo e campo è 0°, quindi sin θ = 0 e la forza è zero. Il filo non viene spinto affatto.

3. In un esperimento con barra su rotaie la barra si muove verso sinistra. Che cosa succede se (a) si inverte la corrente, (b) si invertono sia la corrente sia il campo?

(a) Invertendo una sola delle due, la forza si inverte, quindi la barra va a destra. (b) Invertendo entrambe ci sono due inversioni che si annullano, quindi la barra va ancora a sinistra.

4. L'alimentazione AC in India è a 50 Hz. Quante volte la corrente cambia verso in un secondo?

Ogni ciclo ha due inversioni. 50 cicli × 2 = 100 inversioni al secondo.

5. Perché un motore ha bisogno di un collettore a anello diviso?

Senza di esso, dopo mezzo giro le forze sui lati della bobina la spingerebbero indietro e la bobina oscillerebbe soltanto. L'anello diviso inverte la corrente nella bobina a ogni mezzo giro, così il momento della forza agisce sempre nello stesso verso e la bobina continua a girare.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. Nella regola della mano sinistra di Fleming, il pollice mostra:
2. Un filo percorso da corrente sente la forza maggiore quando forma con il campo un angolo di:
3. Quale parte inverte la corrente nella bobina di un motore DC?
4. La frequenza della corrente alternata di rete in India è:
5. Un generatore elettrico trasforma:

Esercizi: rispondi da solo

Scrivi o scegli la risposta, poi premi Controlla. Usa un suggerimento se sei bloccato; la soluzione completa appare dopo la tua risposta.

Domande frequenti

Che cos'è la regola della mano sinistra di Fleming in parole semplici?

Tieni pollice, indice e medio della mano sinistra ad angolo retto. Indice lungo il campo, medio lungo la corrente: il pollice indica il verso in cui il filo viene spinto.

Motore, induzione e generatore sono nell'esame finale CBSE di Classe 10 2026-27?

No. Nel 2026-27 sono valutati solo con la valutazione formativa (a scuola). La forza su un conduttore, la regola della mano sinistra di Fleming e AC/DC restano parte del capitolo.

Qual è la differenza tra la regola della mano sinistra e quella della mano destra di Fleming?

La regola della mano sinistra dà il verso della FORZA su un filo percorso da corrente (motori). La regola della mano destra dà il verso della CORRENTE INDOTTA in un filo che si muove in un campo (generatori).

Dove si studia

Canada (Ontario)Grade 11F. Electricity and Magnetism
Canada (Ontario)Grade 12C. Understanding Physical Development
Canada (Ontario)Grade 12C. Biomechanics and Motor Development
Canada (Ontario)Grade 12D. Electricity and Magnetism
ItalySecondaria di secondo grado – classe 5ª (esame di Stato)Electromagnetism
ItalySecondaria di secondo grado – classe 5ª (esame di Stato)Electromagnetism and modern physics
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIMagnetism
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIMagnetism
RomaniaClasa a X-aProducing and using alternating current
RomaniaClasa a XI-aElectromagnetic oscillations and waves
RomaniaClasa a XI-aElectromagnetic oscillations and waves
Spain2º BachilleratoElectromagnetic field
Spain2º BachilleratoElectrical and electronic systems
Ukraine9 класElectromagnetic phenomena; electromagnetic oscillations and waves
Ukraine11 класEnergy and power engineering
Ukraine11 класElectrodynamics
Ukraine11 класElectromagnetic oscillations and waves
Ukraine11 класElectrodynamics
Ukraine11 класElectromagnetic oscillations and waves
CBSE (India)Class 10Effects of Current
England (GCSE, A level)Year 114.7 Magnetism and electromagnetism
England (GCSE, A level)Year 133.7 Fields and their consequences
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Magnetism and Electromagnetism
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Electromagnetic Induction
Japan高校(専門学科)1〜3年Electric Circuits
Japan高校3年Electricity and magnetism
South Korea중학교 2학년Electricity and magnetism
South Korea중학교 3학년Energy conversion and conservation
South Korea고등학교 1학년Environment and energy
South Korea고등학교 2학년Electromagnetic interaction
South Korea고등학교 2학년Electricity and magnetism
South Korea고등학교 3학년Matter and electromagnetic fields
South Korea고등학교 3학년Electromagnetic fields
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 12Electromagnetic induction and oscillations
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
Russia11 классElectromagnetic induction
Russia11 классElectromagnetic oscillations
Russia11 классMagnetic field and electromagnetic induction
Russia11 классOscillations and waves
China九年级(初三)Ch.20 Electricity and magnetism
China高一Compulsory 3 Ch.13 Electromagnetic induction and waves (intro)
China高二Selective 2 Ch.2 Electromagnetic induction
China高二Selective 2 Ch.3 Alternating current

Da studiare prima

Da studiare dopo

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