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Induzione e.m. generazione di corrente dovuta al moto relativo del magnete rispetto alla spira un campo magnetico variabile genera una corrente
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Induzione e.m.
generazione di corrente
dovuta al moto relativo
del magnete rispetto
alla spira
un campo magnetico variabile
genera una corrente
N
S
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 1
spire
µ-amperometro
magnete
N
S
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 1
cosa accade se il magnete viene avvicinato alle spire?
• durante il movimento del magnete, lo strumento indica una corrente positiva • quando il magnete si arresta la corrente torna a 0
N
S
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 1
cosa accade se il magnete viene allontanato dalle spire?
• durante il movimento del magnete, lo strumento indica una corrente negativa • quando il magnete si arresta la corrente torna a 0
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 1
l’esperienza 1 dimostra che è possibile generare delle correnti in un circuito anche in assenza di un generatore esterno: tali correnti prendono il nome di CORRENTI INDOTTE, mentre il fenomeno che le produce si chiama INDUZIONE ELETTROMAGNETICA.
Si genera una corrente nella bobina, solo se barra
magnetica e bobina sono in moto relativo. Il verso
della corrente cambia a seconda che la bobina si
avvicini o allontani.
Se si chiude l’interruttore nel circuito primario, si
ha una corrente indotta nel secondario per pochi
istanti. Se si apre il circuito, la corrente indotta
circola nel verso opposto per brevi istanti. La
corrente indotta è quindi associata a una variazione
di corrente nel primario. Se la corrente è
stazionaria non si ha corrente indotta.
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 2
circuito INDUCENTE
circuito INDOTTO
• se, mediante il potenziometro, si fa variare la i1 nel circuito indotto circola una corrente indotta i2 che dura finché varia anche i1 e cessa non appena i1 diventa costante • se i1 viene riportata al valore precedente, la corrente indotta cambia segno
i1
i2
• se si inserisce un cilindro di materiale ferromagnetico nelle due bobine accadono le stesse cose già viste nell’esperienza 2, ma con correnti indotte molto più intense
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 3
L’orientazione del circuito
L’intensità della corrente indotta aumenta se cambiamo più rapidamente l’orientazione del circuito rispetto alle linee di campo.
Dal confronto tra le tre esperienze, si può dedurre che: • le correnti indotte sono provocate dalla variazione del flusso di campo magnetico concatenato col circuito indotto
• le correnti indotte sono tanto più elevate quanto maggiore è la permeabilità magnetica µr del mezzo che riempie lo spazio in cui si trova il circuito le correnti indotte sono determinate dal vettore induzione magnetica B
in un circuito chiuso si genera una corrente indotta se il flusso (B) concatenato col circuito varia nel tempo
la f.e.m. indotta è dovuta alla variazione del numero di linee
di forza del campo magnetico che attraversano la spira
AdBB
dt
dmef B
...
legge di Faraday dell’induzione
dt
Nd
dt
dN BB
è direttamente proporzionale alla rapidità
con cui varia B attraverso il circuito
Legge di Lenz: la corrente indotta in una spira ha verso tale
che il campo magnetico generato dalla corrente stessa si
oppone alla variazione di campo magnetico che l’ ha indotta
il flusso attraverso un circuito
può essere variato anche
deformando il circuito
x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x
un campo magnetico variabile genera un campo elettrico
La legge di Lenz
Il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.
Induzione elettromagnetica
Legge di Faraday
Si ha una f.e.m. indotta in un circuito
immerso in un campo magnetico quando
varia il numero di linee di forza del campo
che attraversano il circuito (o anche, quando
varia il flusso di B “concatenato” con il
circuito).
Legge di Lenz
La corrente indotta ha verso tale che il campo magnetico da essa generata si oppone alla variazione del campo magnetico che l’ha indotta.
inizialefinale
inizialefinale
ttt
B
)(
• Ai capi della spira si produce una f.e.m. che si oppone alla variazione della corrente: se, ad esempio, la corrente diminuisce in modulo, la f.e.m. prodotta tende a farla aumentare, se invece aumenta, tende a farla diminuire. • La f.e.m. è proporzionale alla derivata del campo B. Questo è proporzionale alla corrente che scorre nella spira. • La costante L si chiama induttanza della spira. Una formula analoga vale per circuiti formati da più spire. L dipende solo dalla geometria del circuito.
dt
diL
dt
dN B
L
induttanza
f.e.m. autoindotta dt
diL
dt
dN B
L
dtdiL L induttanza
i
NL B
A
Wb
A
VsH 111
henry (S.I.) L
dt
Nd
dt
dN BB
energia immagazzinata in un campo magnetico
il generatore deve compiere lavoro
contro l’induttanza
0
2
0
22
2
1
2
1
2
1
Bu
AlBLiU BB
il solenoide svolge per il campo magnetico un
ruolo simile a quello svolto dal condensatore piano
per il campo elettrico
Legge di Gauss per il campo magnetico
0
int
qAdE
sE
0 s
B AdB
non esistono i monopoli magnetici
Le equazioni di Maxwell
0
int
qAdE
sE
0
SB AdB
dt
dsdE B
dt
disdB E 000
correnti alternate
tBABAB coscos
tseniitsen
tsenNABtdt
dNAB
dt
dN B
maxmax
cos
trasformatori
dt
dN
dt
dN
Bss
BPP
s
P
s
P
N
N
NP > Ns elevatore di tensione
Np < Ns riduttore di tensione
esempio P = 3000 kW, V = 10 kV, R = 30
