Elettromagnetismo - Elettrodinamica
Supporto teorico
La regola del pugno chiuso

Al pari della "regola della mano destra" (vedi momento e/o seconda legge di Laplace), anche la cosiddetta regola del pugno chiuso è un sistema molto efficace per ricavare il verso di una grandezza di interesse noto quello di un'altra. La mano da usare è quella destra! Il pollice va tenuto sollevato, come per fare l'autostop, mentre le altre dita vanno chiuse a pugno, da cui il nome della regola. Vediamone le classiche applicazioni in ambito di elettrodinamica.

Malfi, © 2008Filo elettrico percorso da corrente
E' la classica situazione elettrodinamica di base per questa regola. Attorno ad un filo conduttore rettilineo infinitamente lungo in cui circola una corrente elettrica continua si può dimostrare (legge di Biot-Savart) che il campo magnetico da essa generato avvolge il filo, con linee di forza che sono delle circonferenze con centro il filo stesso, decrescendo per intensità con il raggio (la distanza dal conduttore). Ma qual è il verso del campo magnetico intorno al filo?

La regola del pugno permette di ricavarlo subito. Se il pollice indica il verso di percorrenza della corrente nel filo, allora il verso del campo magnetico B è quello indicato delle altre dita.

Si fa notare che, dal punto di vista qualitativo, cioè in prima approssimazione, per avere il verso locale (cioè in un punto) del campo magnetico B attorno a un tratto anche piccolissimo di filo conduttore percorso da corrente, si può ancora usare la regola del pugno chiuso. Il valore quantitativo del modulo del campo magnetico intorno al conduttore dato dalla legge di Biot-Savart non può essere utilizzato (il filo non è infinitamente lungo), ma la regola del pugno chiuso ha ancora una sua validità per studiare qualitativamente diversi strumenti nei quali interessano gli effetti magnetici associati a elementi in cui transita una corrente.


Immagine, © Malfi 2008Spira di filo percorsa da corrente
Una spira di filo conduttore in cui circola una corrente di intensità I può essere immaginata come costituita da una successione di tratti piccolissimi quasi rettilinei per ciascuno dei quali può essere determinato il verso del campo magnetico B nello spazio circostante con la regola del pugno per un filo. Effettuando questa analisi, cioè muovendosi lungo il filo, si troverebbe che all'interno della spira il verso del campo magnetico è sempre lo stesso per ogni singolo trattino di filo e la stessa cosa accade all'esterno, in cui il campo ha verso opposto.

Alla luce di queste considerazioni, anziché applicare la regola del pugno tratto per tratto, si può direttamente impiegarla per ottenere qualitativamente il verso globale del campo magnetico al centro della spira. In presenza di una spira, se le dita della mano indicano il verso di circolazione della corrente elettrica I, allora il pollice stabilisce il "verso di uscita" del campo magnetico B dalla spira. Nei dintorni del filo conduttore si applica invece la regola vista per i fili.

In questa versione la regola del pugno permette di determinare, per esempio, il verso della corrente d'induzione che si produce in una spira per induzione elettromagnetica tenendo conto di quanto affermato dalla legge di Lenz. Così, dal verso del campo B che genera il flusso magnetico supplementare concatenato alla superficie racchiusa dalla spira e necessario per annullare ogni variazione in atto, si deduce quello di circolazione della corrente indotta nella spira che ne è la sorgente.


Immagine, © Malfi 2008Solenoide rettilineo percorso da corrente
In elettrodinamica molti strumenti presentano bobine percorse da corrente. Qual è il verso del campo magnetico entro la bobina noto quello di circolazione della corrente elettrica? La regola del pugno chiuso permette di dirlo subito. Osserviamo per prima cosa che un solenoide (bobina elettrica) è pensabile come una successione di spire con identico verso di circolazione della corrente. Quindi torna utile la regola vista per una spira. E infatti in un solenoide, se le dita della mano indicano il verso di circolazione della corrente elettrica I rispetto all'asse della bobina, allora il pollice stabilisce il verso del campo magnetico B al suo interno.

Tale regola permette di determinare, per esempio, la posizione del polo Nord del campo magnetico prodotto da un solenoide rettilineo di filo conduttore percorso da corrente continua, che di fatto si comporta dal punto di vista magnetico come una barra calamitata. Essa è inoltre quanto mai utile per determinare il verso della corrente d'induzione che si produce in una bobina per induzione elettromagnetica.