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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1 Induzione e.m. generazione di corrente dovuta al moto relativo del magnete rispetto alla spira un campo magnetico variabile genera una corrente

2 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 1 magnete N S µ-amperometro spire

3 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

4 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 N S

5 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.

6 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.

7 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 2 circuito INDUCENTE i 1 i 2 circuito INDOTTO se, mediante il potenziometro, si fa variare la i 1 nel circuito indotto circola una corrente indotta i 2 che dura finché varia anche i 1 e cessa non appena i 1 diventa costante se i 1 viene riportata al valore precedente, la corrente indotta cambia segno

8 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA - ESPERIENZA 3 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

9 L orientazione del circuito L intensità della corrente indotta aumenta se cambiamo più rapidamente l orientazione del circuito rispetto alle linee di campo.

10 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 µ r del mezzo che riempie lo spazio in cui si trova il circuito le correnti indotte sono determinate dal vettore induzione magnetica in un circuito chiuso si genera una corrente indotta se il flusso () concatenato col circuito varia nel tempo

11 la f.e.m. indotta è dovuta alla variazione del numero di linee di forza del campo magnetico che attraversano la spira da f. e. m. d legge di Faraday dell induzione N d d N è direttamente proporzionale alla rapidità con cui varia attraverso il circuito

12 un campo magnetico variabile genera un campo elettrico 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 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 il flusso attraverso un circuito può essere variato anche deformando il circuito

13 Induzione elettromagnetica La legge di Lenz Il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.

14 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 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. ( ) t t finale finale t iniziale iniziale

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16 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. Questo è proporzionale alla corrente che scorre nella spira. L d N L 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. di

17 induttanza f.e.m. autoindotta L N d L di L L di d N induttanza d N L N i Vs Wb 1H 1 1 A A henry (S.I.) L

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21 energia immagazzinata in un campo magnetico il generatore deve compiere lavoro contro l induttanza U 1 2 Li Al 0 u il solenoide svolge per il campo magnetico un ruolo simile a quello svolto dal condensatore piano per il campo elettrico

22 Legge di Gauss per il campo magnetico E qint E da 0 da s s non esistono i monopoli magnetici 0

23 Le equazioni di Maxwell E E s da q int 0 E ds d S da 0 ds 0i 0 0 d E

24 correnti alternate t A A cos cos t sen i i t sen t sen NA t d NA d N max max cos

25 trasformatori P s N N s P d d P s N N P s N P > N s elevatore di tensione N p < N s riduttore di tensione esempio P = 3000 kw, V = 10 kv, R = 30