L induzione elettromagnetica

Transcript

1 L induzione elettromagnetica

2 Alcune esperienze Consideriamo una bobina collegata ad un galvanometro a zero centrale (amperometro in grado di misurare correnti positive e negative di intensità molto piccola) Se avviciniamo un magnete alla bobina, il galvanometro segnala il passaggio di corrente nel galvanometro (corrente indotta). Se allontaniamo un magnete dalla bobina avremo che il galvanometro segnala il passaggio di corrente ma nel verso opposto. Se poniamo un magnete fermo vicino alla bobina il galvanometro non segnalerà passaggio di corrente. Page 2

3 Cosa è successo? La calamita genera nello spazio circostante un campo magnetico che investe la bobina posta nelle sue vicinanze. Ogni volta che la bobina è investita, a causa del movimento del magnete, da un campo magnetico e di conseguenza da un flusso magnetico, variabile nel tempo, il galvanometro segnala il passaggio di una corrente che prende il nome di corrente indotta. Page 3

4 Cosa è il flusso magnetico??? Dato un campo magnetico uniforme B e una superficie piana S immersa nel campo, si chiama flusso del vettore B attraverso la superficie il prodotto di S per la componente di B lungo la direzione perpendicolare ad S. Φ = S B = S B cosα Nel Sistema internazionale il flusso magnetico si misura in Weber(Wb): 1 Wb = 1 T 1 m 2 Page 4

5 Φ = S B = S B cosα Avremo: α = 0 flusso massimo in quanto cos 0 = 1 α = 90 flusso nullo in quanto cos 90 = 0 Page 5

6 Che verso ha il flusso magnetico? Per convenzione si assegna come verso positivo alla normale quello uscente dalla superficie S, perciò il vettore B è considerato positivo se ha lo stesso verso della normale, negativo se ha verso opposto. Ne deriva che il flusso è positivo se B esce dalla superficie, negativo in caso contrario. Page 6

7 Attenzione!!!! Si genera corrente indotta anche se al posto del magnete poniamo un circuito elettrico in cui è presente un generatore (circuito induttore). La corrente che circola nel circuito induttore genera infatti un campo magnetico. Finché i due circuiti restano fermi l uno rispetto all altro nel circuito della bobina (circuito indotto) il galvanometro non segnalerà passaggio di corrente. Se il circuito induttore si muove, nel circuito indotto si genera corrente indotta. Page 7

8 La legge di Faraday -Neumann Poiché ogni corrente è prodotta da una differenza di potenziale, si deve assumere che nel circuito indotto si crea una d.d.p. che fa circolare la corrente indotta. Il legame fra la d.d.p. indotta ( V) e la variazione di flusso magnetico ( Φ) è fornito dalla legge di Faraday- Neumann Φ V indotta = t dove t è l intervallo di tempo in cui varia il flusso. La tensione indotta è tanto maggiore quanto più rapida è la variazione di flusso. Se il circuito indotto è aperto, non può circolare corrente, però ai suoi capi si stabilisce lo stesso una d.d.p. indotta che prende il nome di forza elettromotrice (f.e.m.) indotta. Page 8

9 La legge di Lenz Il verso della corrente indotta è tale da creare un campo magnetico che si oppone alla causa che l ha generata. Page 9

10 La calamita (a) si avvicina alla spira con il polo nord. La variazione di flusso Φ provoca nella spira una corrente indotta. Il verso della corrente esprime la tendenza a opporsi alla variazione del flusso: infatti il campo magnetico indotto ha il verso opposto a quello induttore. La calamita (b) si avvicina alla spira con il polo sud. Il campo indotto presenta il polo sud di fronte al polo sud della calamita, opponendosi al movimento di essa. Page 10