Generazione campo magnetico

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1 ELETTRO-MAGNETISMO Fra magnetismo ed elettricità esistono stretti rapporti: La corrente elettrica genera un campo magnetico; Un campo magnetico può generare elettricità.

2 Generazione campo magnetico Corrente elettrica Un filo percorso da una corrente elettrica genera attorno a se un campo magnetico, come si può facilmente dimostrare disponendo degli aghi magneti vicino al filo.

3 Campo magnetico di un solenoide Se il filo è avvolto su un cilindro, a formare un solenoide, si sommano le azioni magnetiche delle diverse spire, per cui si avrà un campo magnetico più intenso. Il campo magnetico può essere ulteriormente rafforzato se all'interno del cilindro si pone un nucleo di materiale ferromagnetico Si ottiene così un'elettrocalamita o elettromagnete

4 Utilizzi dell'elettromagnetismo Le elettrocalamite sono evidentemente del magneti temporanei, poiché il loro campo magnetico scompare quando la corrente viene tolta. Le applicazioni tecniche dell'elettromagnetismo sono numerosissime, ad esempio: Dai piccoli relè per azionamento dispositivi elettromeccanici A potenti elettromagneti utilizzati per sollevamento merci

5 Utilizzi dell'elettromagnetismo: Altri esempi Apparati per diagnosi e cura in campo medico Treni che viaggiano sospesi nel vuoto, quindi senza il minimo attrito con le rotaie, solamente per repulsione magnetica.

6 Motore elettrico Poli dell'elettromagnete costituito dalla spira N S La spira tende a ruotare Asse di rotazione I campi magnetici interagiscono, dando luogo alla rotazione della spira attorno ad un asse. Corrente nella spira Campi magnetici generati da avvolgimenti percorsi da corrente elettrica, nonché lo sfruttamento delle forze esercitate dai campi magnetici, sono alla base del funzionamento dei motori elettrici I motori elettrici trasformano l'energia elettrica in energia meccanica

7 Induzione elettromagnetica Se si prende una spira di filo e si fa variare il campo magnetico che l'attraversa (investe), si osserva il nascere di una tensione elettrica ai capi della spira. Se la spira è chiusa si rileva una corrente elettrica. Questo effetto è detto INDUZIONE ELETTROMAGNETICA Tensione e corrente sono tanto più forti quanto più veloce è la variazione di campo magnetico.

8 Generatore elettrico rotazione attorno ad un asse Facendo ruotare una Asse di rotazione spira, attorno ad un asse, in modo da far variare la forza del campo magnetico che la investe si ottiene la generazione di una Tensione ai capi della spira tensione elettrica, per effetto dell'induzione elettromagnetica Si ottiene così un generatore elettrico, che trasforma l'energia meccanica in energia elettrica

9 Asse Asse di di rotazione rotazione Polo del magnete Spira Spira rotante rotante Alternatore Polo Polo del del magnete magnete collettore Magnete permanente o elettromagnete (In tal caso su questa traversa vi è un avvolgimento Uscita tensione alternata Spazzole Se, attraverso un sistema collettori-spazzole, si mantiene il contatto elettrico sempre con le stesse estremità di una spira in rotazione in un campo magnetico, si ottiene una tensione alternata, cioè variabile per segno e valore, all'uscita del dispositivo.

10 Funzionamento dell'alternatore Quello rappresentato nella diapositiva precedente è lo schema di funzionamento di un alternatore. Il campo magnetico all'interno della spira è: Massimo quando la spira è perpendicolare alle linee di forza (posizione 1) ; Nullo quando la spira è parallela alle linee di forza (posizione 2); Di nuovo massimo, ma di verso opposto, quando la spira raggiunge nuovamente la posizione perpendicolare alle linee di forza (posizione 3); Di nuovo nullo quando la spira si trova nuovamente parallela alle linee di forza (posizione 4). Ai capi della spira si manifesta una tensione elettrica proporzionale alla velocità di variazione del campo magnetico, che è: Massima nei passaggi per le posizioni 2 e 4; Nulla nei passaggi per le posizioni 1 e 3. Vedere andamento di tensione e campo magnetico nella diapositiva successiva

11 Sinusoide La curva, caratteristica, che rappresenta l'andamento della tensione e del campo magnetico, in un alternatore, si chiama SINUSOIDE Posizione 1: Campo magnetico massimo variazione nulla ==> tensione nulla Posizione 2: Campo magnetico nullo variazione massima ==> tensione massima Posizione 3: Campo magnetico massimo variazione nulla ==> tensione nulla Posizione 3: Campo magnetico nullo variazione massima ==> tensione massima Tensione e corrente seguono un andamento sinusoidale L'energia elettrica che arriva nelle nostre abitazioni e nelle industrie è caratterizzata da tensione alternata e, quindi, da corrente alternata

12 Dinamo Il funzionamento di una dinamo è analogo a quello di un alternatore, ma l'indotto ed il collettore sono suddivisi in molte sezioni. Da ciascuna sezione la corrente viene prelevata solo nel momento di massima induzione, ottenendo una tensione in uscita quasi costante e senza alternanza di polarità.

13 Trasformatore È una macchina elettrica statica, cioè senza parti in movimento, che ha la funzione di trasformare i valori della corrente alternata. Nella forma più semplice, è composto da un nucleo di ferro dolce su cui sono posizionati due avvolgimenti: Quello che riceve energia elettrica, detto PRIMARIO Quello che da in uscita l'energia elettrica, con i valori di tensione e corrente trasformati detto SECONDARIO.

14 Trasformatore: Funzionamento 1. La corrente alternata che percorre il circuito primario provoca nel nucleo un campo magnetico variabile; 2. Nel circuito secondario si genera una tensione per induzione elettromagnetica. Il rapporto tra il valore di tensione che si ottiene sul secondario (V 2 ) e la tensione applicata al primario (V 1 ) è uguale al rapporto tra il numero di spire dei due avvolgimenti.

15 Trasporto elettricità

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