Macchina di Gramme

Collezione Liceo Scientifico Aless andro Serpieri Rimini
23.2
Macchina di Gramme
Descrizione
Due grossi solenoidi di filo di rame isolato
in seta sono avvolti su rocchetti di legno.
All’interno dei rocchetti vi è un’anima di
ferro dolce che termina all’esterno in due
espansioni polari opportunamente sagomate per permettere la rotazione del terzo solenoide sempre realizzato in legno e filo
isolato in seta, tale solenoide può essere
messo in rotazione manualmente per mezzo di una manovella superiore. I due solenoidi che costituiscono lo “statore” sono
collegati in serie e fanno capo a due morsetti di ottone. Il ”rotore” invece fa capo ad
una coppia di anelli di ottone ed ad un
“collettore” costituito da due semianelli
sempre in ottone. Due coppie di “spazzole”
metalliche di acciaio strisciano rispettivamente sugli anelli e sulla coppia di semianelli e terminano su morsetti serrafilo di
ottone. Firmato Phywe Gottingen, risale
agli anni ’30.
Cenni storici
A quantificare il fenomeno della induzione
fu M ichael Faraday (Newington 1791 –
Hampton Court 1867) che definì la legge
che porta anche il nome di Franz Ernst
Neumann (Joachimsthal 1798 – Konigsberg 1895) e dell’italiano Riccardo Felix =17,5 cm y = 12,5 cm z = 28,5 m = 5000 g
ci (Parma 1819 – Pisa 1902) che analizzò il
fenomeno per circuiti chiusi e quantificò il valore della corrente indotta in funzione della resistenza
del circuito. Il russo Emilj Christianovic Lenz (Doprat 1804 – Roma 1865) in ottemperanza al principio di conservazione dell’energia, riconobbe che gli effetti magnetici delle correnti indotte sono
tali da opporsi alla variazione del flusso magnetico che le ha prodotte e ciò definisce il segno della
corrente indotta.
La macchina reversibile (generatore di corrente – motore elettrico) è stata inventata dall’italiano
Antonio Pacinotti (Pisa 1841 – 1912) che dovette rivendicare la priorità dell’invenzione al costruttore belga Zénobe Téophile Gramme (1826 – 1901).
Carlo M. Fabbri 2004
Collezione Liceo Scientifico Aless andro Serpieri Rimini
Funzionamento
La chiave interpretativa del generatore di corrente è la legge di Faraday-Neumann-Felici-Lenz :
i=
-dΦ (B)/dt
R
Dove :
i=
corrente elettrica indotta
Φ(B) = flusso di induzione magnetica concatenato
t=
tempo
R=
resistenza del circuito
Per il motore elettrico:
C = B S n I sen α
Dove :
C = coppia motrice
B = campo di induzione magnetica
I = corrente che percorre la spira
n= numero di spire
α = angolo compreso fra l’asse della spira e la direzione del campo
Uso
Se si alimenta il campo con tensione continua (12 Vcc) e si ruota manualmente la manovella:
- ai capi degli anelli si ottiene una tensione alternata resa visibile mediante l’uso di un voltmetro a zero centrale o meglio di un oscilloscopio (funzionamento come alternatore);
- ai capi dei semianelli si ottiene una tensione pulsante che non cambia mai segno (funzionamento come dinamo).
Alimentando contemporaneamente il campo ed i semianelli (24 Vcc) il sistema si mette in rotazione.(funzionamento come motore elettrico)
Attenzione: l’uso della macchina come motore provoca una scintillazione sulle spazzole che si danneggiano rapidamente e danneggiano il collettore, per questo motivo è stato costruito un filtro (diodo in inversa e condensatore) che attenua tale fenomeno, si raccomanda comunque di ridurre al minimo tale utilizzo:
Bibliografia
Olivieri e Ravelli, Elettrotecnica Generale, Cedam - Padova 1957
Edoardo Amaldi, Fisica Generale parte II, M arves - Roma 1963
Carlo M. Fabbri 2004