L. Zarri Azionamenti Elettrici T
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- Anna Maria Bini
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1 L. Zarr zonament Eettr T zonament Eettr T. 2010/2011 Rham d eettrotena Ing. Lua Zarr DIE - Unerstá deg tud d oogna Vae Rsorgmento, oogna Te / Fax E-ma: ua.zarr@ma.ng.unbo.t Campo eettromagneto I ettor fondamenta de ampo eettromagneto sono E ettore ampo eettro (s msura n V/m) ettore nduzone magneta (s msura n Tesa, T) Le forze agent su una ara q n moto on eotà è esprmbe medante a egge d Lorentz F = q( E ) I ettor E e, asseme ae ostant μ 0 permeabtà magneta de uoto ε 0 ostante deettra de uoto sono suffent per desrere ampo e.m. ne uoto (una ota assegnate e sorgent). 2 Campo eettromagneto n un mezzo Per desrere ampo eettromagneto n un mezzo oorre ntrodurre atr due ettor: D = ettore spostamento eettro (Couomb/m 2 ) H = ettore ampo magneto (/m) Per mezz sotrop s può srere: D = εe = μh doe ε=ε(poszone, E ) è a ostante deettra de mezzo μ=μ(poszone, H ) è a permeabtà magneta de mezzo e mezzo è omogeneo, ene meno a dpendenza daa poszone; se mezzo è neare, ene meno a dpendenza da ampo. 3
2 L. Zarr zonament Eettr T Equazon de ampo eett. magnet. (ntegra) Crutazone de ampo magneto, de ampo eettro D H d J = d d E d oenodatà de nduz. magn., dea denstà tot. d orrente Conserazone dea ara Legge d Couomb dqs,nt ( J d = 0 D d = Q s, nt D J d = 0 doe = ura husa, = superfe he s appogga a oppure superfe husa, d = nˆ d, d = tˆ d, Q,nt = ara nterna aa superfe d = 0 4 Equazon de ampo eett. magnet. (dfferenza) Crutazone magneta, eettra D rot H = J rot E oenodatà dea denstà d orr. totae e de nduz. magn. D d J = 0 d = 0 t Conserazone dea ara Legge d Gauss ρ d J dd = ρ Condzon d raordo attraerso e superf d dsontnutà: -e omponent norma d e Jt sono ontnue -e omponent tangenza d H ed E sono ontnue -e omponent norma d J e D hanno una dsontnutà par rspettamente a σ e σ (σ è a ara superfae) 5 gnfato dee equazon de ampo e.m. D Essendo e J t = J amp soenoda, e oro nee t d ampo sono huse (o s estendono da nfnto a nfnto). N.. Pohé e nee d ampo sono huse, è possbe defnre onett d ruto eettro e d ruto magneto. Le nee d ampo d J hanno nzo e termne n orrspondenza d dstrbuzon d ara arab ne tempo Le nee d ampo d D hanno nzo e termne n orrspondenza d dstrbuzone d ara Un ampo magneto arabe ne tempo è sorgente d un ampo eettro; una orrente è sorgente d un ampo magneto 6
3 L. Zarr zonament Eettr T Potenzae e dfferenza d potenzae (ddp) Ne regon deo spazo doe = 0 ampo eettro è Irrotazonae (rot E = 0) e può essere espresso ome gradente de potenzae (saare) eettro V: E gradv (N: s può dmostrare he e nee d ampo d E non possono essere huse e he sono drette da superf d eo d V on potenzae maggore erso superf d eo on potenzae mnore). ttraerso V è fae aoare a roazone de ampo eettro E ome ddp: E d = V V 7 FEM e tensone defnse forza eettromotre (fem) a rutazone d tutte e forze he possono agre su una ara q n moto e = ( E E ) d doe E sono amp mpress (ad esempo da generator). La fem s dde n due termn, fem ndotta e fem de generator: e = ( E ) d e = E d defnse tensone tra due punt e a roazone dee soe forze d natura eettromagneta he possono agre sua ara q n moto. = ( E ) d g 8 Legge de nduzone magneta Legge de'nduzone e.m.: a forza eettromotre ndotta n una spra husa è opposta aa derata de fusso onatenato on una superfe he s appogga a e Dmostrazone: s parte daa egge dea rutazone eettra E d = d e s somma a entramb membr termne e ( E ) d = d = d d 9
4 L. Zarr zonament Eettr T ppazon ad un bpoo ramo a egge de nduzone e.m. per bpoo e (fsso) doe poo Cura (anhe e = ( E ) d husa mobe) (fsso) eparamo a ura ne due tratt e. = ( E ) d = ( E ) d 10 ppazon ad un bpoo Esamnamo a tensone = ( E ) d La egge d Ohm per onduttor s sre: J = γ E E ) ( doe γ è a ondubtà eettra e J è ettore denstà d orrente. egue: J E E γ osttuendo, a tensone V denta: = J d E d = γ d t eg = R t eg ( ) ( ) γ 11 Esamnamo a tensone ppazon ad un bpoo ( E ) d = upponendo (per semptà) he tratto d ura sa n quete e he ampo magneto non ar ne tempo, aora: = E d = V V Combnando queste equazon on e preedent, s ottene: V V R( eg ossa V V = R( eg posto dea fem de generator, s può onsderare a forza ontro-eettromotre, on segno opposto. V V = R ( e, g fem 12
5 L. Zarr zonament Eettr T ppazon ad un bpoo Per un bpoo per u ers d tensone e orrente sono set on a onenzone da utzzatore, a egge dea rutazone magneta denta: ( V V = R( eg, fem ura poo Inee, se ers d tensone e orrente sono set on a onenzone da generatore, a egge dea rutazone magneta denta ura ( ) V V R t = e g ( poo 13
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