L induzione elettromagnetica

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Dante Bernardi
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1 L induzione elettromagnetica

2 1. La corrente indotta Una corrente elettrica genera un campo magnetico. Un campo magnetico può generare una corrente? In un circuito senza generatori può circolare corrente.

3 La corrente indotta Il campo magnetico all'interno della bobina diventa più intenso se la calamita si avvicina e viceversa; un campo magnetico che varia genera una corrente indotta: il fenomeno si chiama induzione elettromagnetica (e.m.). Un altro modo di generare un B variabile è un circuito con una resistenza variabile R, nel quale la corrente i e quindi il campo magnetico aumenta (R piccola) o diminuisce (R grande).

4 La corrente indotta Mettiamo vicino al circuito senza batteria (circuito indotto) un secondo circuito in cui varia l'intensità di corrente (circuito induttore):

5 Il ruolo del flusso del campo magnetico Gli esperimenti mostrano che la corrente indotta dipende da tre grandezze: la rapidità di variazione del campo magnetico esterno; l'area del circuito indotto; l'orientazione del circuito.

6 Il ruolo del flusso del campo magnetico Ad esempio, la corrente indotta è più intensa quando:

7 Il ruolo del flusso del campo magnetico Si ha corrente indotta quando varia il flusso del campo magnetico attraverso l'area che ha come contorno il circuito. Infatti, ricordando che, per B costante, è vediamo che la variazione del flusso di B dipende proprio: dalla variazione di B, dalla superficie S e dall'orientamento di essa (l'angolo α).

8 L'espressione della legge di Faraday-Neumann Legge di Faraday-Neumann: la forza elettromotrice indotta in un circuito è uguale al rapporto, cambiato di segno, tra la variazione del flusso del campo magnetico attraverso il circuito, in un intervallo di tempo t, e t stesso.

9 L'espressione della legge di Faraday-Neumann Φ/ t rappresenta la rapidità con cui varia il flusso di B; il segno rappresenta la legge di Lenz (vedremo in seguito); conoscendo la resistenza R del circuito possiamo calcolare il valore della corrente indotta:

10 3. La legge di Lenz Quando una calamita si avvicina ad un circuito, il campo B nella zona del circuito aumenta; la variazione di flusso Φ genera una corrente indotta, che a sua volta genera un campo magnetico indotto. Vi sono due campi magnetici: che crea il Φ,.

11 La legge di Lenz Qual è il verso della corrente indotta? Ci sono due possibilità:

12 La legge di Lenz Caso A): ci sarebbe un aumento del flusso totale, corrente indotta più intensa: un processo senza fine che produrrebbe energia gratis. Questo non è possibile perché viola il principio di conservazione dell'energia. Quindi la corrente indotta deve circolare come nel caso B), secondo la Legge di Lenz: il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.

La legge di Lenz Significato della legge di Lenz: una corrente indotta, causata da un aumento B di un campo magnetico esterno B, genera un campo magnetico indotto che ha

13 La legge di Lenz Significato della legge di Lenz: una corrente indotta, causata da un aumento B di un campo magnetico esterno B, genera un campo magnetico indotto che ha verso opposto a quello di B; una corrente indotta, causata da una diminuzione B di un campo magnetico esterno B, genera un campo magnetico indotto che ha lo stesso verso di B.

14 4. L'autoinduzione e la mutua induzione Si può avere induzione elettromagnetica anche senza un campo magnetico esterno: infatti la variazione dell'intensità di corrente in un circuito causa una forza elettromotrice indotta nel circuito stesso. Questo fenomeno è l'autoinduzione, che accade, ad esempio, quando si aziona un interruttore di un circuito elettrico.

L'autoinduzione e la mutua induzione Quando si chiude un interruttore: la corrente i parte da 0 ed aumenta rapidamente, generando un campo magnetico crescente attraverso la superficie del circuito;

15 L'autoinduzione e la mutua induzione Quando si chiude un interruttore: la corrente i parte da 0 ed aumenta rapidamente, generando un campo magnetico crescente attraverso la superficie del circuito; il flusso del campo aumenta e si genera una corrente indotta, che si oppone all'aumento di i; l'effetto complessivo di queste due correnti opposte è quello di rallentare l'aumento della corrente nel circuito.

L'autoinduzione e la mutua induzione Quando si apre un interruttore: la corrente i diminuisce, generando un campo magnetico decrescente attraverso la superficie del

16 L'autoinduzione e la mutua induzione Quando si apre un interruttore: la corrente i diminuisce, generando un campo magnetico decrescente attraverso la superficie del circuito; il flusso del campo diminuisce e si genera una corrente indotta, nello stesso verso di i; l'effetto complessivo è che la corrente non si annulla immediatamente.

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