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Dinamo
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Una dinamo è una macchina rotante per la trasformazione di lavoro meccanico in energia elettrica,
sotto forma di corrente continua (DC, per gli inglesi, direct current) assumendo così la funzione di
trasduttore.
Indice
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1 Descrizione
2 Campi di utilizzo
3 Invenzione
4 Voci correlate
5 Altri progetti
6 Collegamenti esterni
Descrizione
Una semplice costruzione di dinamo, costruttivamente identica ad un motore CC.
Nella sua forma più semplice consiste di una spira conduttrice (rotore) immersa in un campo
magnetico (generato ad esempio da una coppia di magneti permanenti, i quali formano lo statore) e
messa in rotazione da un albero. Per la legge di Faraday per l'induzione un conduttore che si muove
in un campo magnetico (purché non parallelamente ad esso) vede nascere una forza elettromotrice
indotta (fEM); chiudendo quindi la spira su un carico elettrico (ad esempio una lampadina, o un
accumulatore) si può misurare una corrente scorrere nella spira stessa e nel carico (la lampadina si
accende).
Se ci fermassimo qui, però, la dinamo non funzionerebbe. Fin qui la corrente è tutt'altro che
continua, infatti la differenza di potenziale nella singola spira varia con legge sinusoidale con
l'angolo di rotazione e quindi cambia segno ogni mezzo giro (producendo corrente alternata). È
quindi necessario connettere i capi della spira ad un oggetto chiamato "collettore" o "commutatore",
calettato sul rotore e solidale ad esso, che, attraverso un contatto strisciante con spazzole (dette
carboncini), scambia i capi della spira ogni mezzo giro mantenendo la tensione in uscita sempre
dello stesso segno.
Per motivi di corretto funzionamento ed efficienza energetica le realizzazioni reali sono
leggermente più complesse, prevedendo diverse spire avvolte sul rotore lungo i 360° ognuna delle
quali deve commutare i propri capi ogni mezzo giro. Inoltre, per potenze superiori a pochi watt,
anche lo statore (quello che genera il campo magnetico) è "avvolto", cioè il campo magnetico è
prodotto da spire avvolte sui poli statorici, all'interno delle quali scorre la corrente di induzione o di
eccitazione.
Campi di utilizzo
Dinamo per bicicletta (in realtà è un alternatore)
Le dinamo sono oggi utilizzate soprattutto per le piccole potenze. La dinamo è una macchina
elettrica reversibile ovvero può funzionare anche al contrario: a partire da energia elettrica produrre
lavoro meccanico come motore elettrico. Se infatti si invia ai morsetti del collettore una tensione
continua la corrente che scorre nelle spire interagisce con il campo magnetico dello statore
generando una forza (detta forza di Lorentz) tangenziale su tutte le spire del rotore, causando la
rotazione del rotore stesso e generando così una coppia motrice sull'albero di uscita. Questo è detto
motore in CC ed è utilizzato per potenze da pochi watt (nei modellini radiocomandati e in tutti gli
utensili ed elettrodomestici a batteria) fino ad alcuni megawatt (in tutte le motrici ferroviarie escluse
quelle di ultima generazione, che utilizzano motori asincroni trifase).
Invenzione
Prima dell'invenzione della dinamo l'unico modo di produrre corrente elettrica era tramite la pila e
la batteria piombo-acido, metodi molto costosi e poco efficienti, tanto che l'unico utilizzo pratico
dell'elettricità riguardava unicamente il telegrafo. L'origine del concetto di elettricità prodotta
mediante moto si fa risalire a quando nel 1831 Michael Faraday e Joseph Henry notarono che un
conduttore spostandosi all'interno di un campo magnetico produceva corrente elettrica. La prima
dinamo basata sui principi di Faraday fu costruita nel 1860 in Italia da Antonio Pacinotti. In Francia
l'invenzione della dinamo è attribuita a Zénobe Gramme e datata nel 1869. L'invenzione di Pacinotti
(anche detta anello di Pacinotti) viene considerata solo un prototipo. La macchina era costituita da
un magnete che veniva fatto ruotare con una manovella. I poli nord e sud del magnete passavano
ripetutamente davanti a un pezzo di acciaio avvolto da un cavo elettrico, producendo impulsi di
corrente in direzioni opposte. Dopo l'aggiunta di un convertitore, Pacinotti fu capace di trasformare
la corrente alternata in corrente continua. L'apparato fu chiamato dal suo inventore macchina
magnetoelettrica.
Nel 1870 l'accoppiamento della dinamo alla turbina idraulica diede avvio alla produzione
commerciale di energia elettrica. Ciò diede impulso allo sviluppo della ricerca sugli utilizzi pratici
dell'elettricità degli anni seguenti, il cui capofila fu Thomas Alva Edison ("seconda rivoluzione
industriale").