Forza controelettromotrice e correnti di Foucault

Forza controelettromotrice e correnti
di Foucault
• Forza controelettromotrice:
Un motore è alimentato da corrente elettrica. La rotazione del
motore provoca una variazione del flusso del campo magnetico.
Per via della legge di Lenz
si crea un una differenza di potenziale ( e una corrente) indotta
opposta al moto.
Esempio 29-10
Un motore a corrente continua ha una serpentina di R pari a 5
ohms. Il motore è alimentato da un potenziale di 120 V e,
quando raggiunge la velocità limite la forza controelettromotrice
è di 108 V. Calcolare la corrente al’istante della messa in moto e
la corrente quando è a velocità limite
V
I   24 A
R
I
V  V fem
R
 2.4 A
Correnti di Foucault
• Correnti parassite che si formano con la variazione del campo
magnetico che attraversa un conduttore
• Le correnti generate dissipano energia per effetto Joule
Applicazioni:
• freno elettrico: treni
• metal detector: un campo magnetico pulsato genera una
corrente di F.; il campo magnetico generato attiva l’allarme
Trasformatori:
• è vitale ridurre le correnti di F.
• costruzione a lame: aumento della resistenza
Forze dovute a un campo magnetico variabile
• Caso elettrostatico:
 
Vba  Vb  Va   E  dl
b
a
Se il circuito è chiuso b=a
 
 E  dl  0
• Nel caso non elettrostatico
 
d B
 E  dl   dt
Non è possibile definire un per ogni punto dello spazio → forza
non conservativa
Applicazioni dell’induzione magnetica
• Microfono
Un avvolgimento collegato su una membrana è posto vicino a un magnete
permanente. Le onde sonore avvicinano il circuito al magnete generando una
forza elettromotrice.
• Sismografo
Un magnete è fissato allo strumento mentre l’avvolgimento è in condizioni
inerziali. Il moto relativo generato dal terremoto induce una forza
elettromotrice.
• Salvavita:
La corrente di ritorno bilancia quella in andata: non c’è fem indotta
Se la corrente va a terra in altro modo la corrente di ritorno sarà
inferiore → non c’è bilanciamento → fem
Specchio concavo
• Eq.:
1 1 1
 
di
f do
di: distanza immagine; do: distanza oggetto; f: fuoco
r
f 
2
r: raggio curvatura
Ingrandimento m:
di
m
do
di < f: l’immagine è virtuale ed ingrandita
di = f: l’immagine non si forma
2f> di > f: l’immagine è reale, invertita ed ingrandita
2f> di: l’immagine è reale ed invertita
di > 2f: l’immagine è reale, ridotta ed invertita
Esempio 32-6
Un oggetto alto 1 cm è posto a 10 cm da uno specchio concavo il
cui raggio di curvatura è 30 cm. Disegnare il diagramma a
raggi per localizzare la posizione dell’immagine. Determinare
la posizione dell’immagine e l’ingrandimento
r
f   15cm
2
1 1 1
1
1
1
 



d i f d o 15cm 10cm
30cm
di
 30cm
m

3
do
10cm
Specchio convesso
• valgono le equazioni dello specchio concavo
• il raggio r e, di conseguenza, la focale f sono da considerare
negativi
Van Eyck, 1434
Esempio 32-7
Uno specchietto retrovisore esterno di un’automobile è
convesso, con raggio pari a 16 m. Determinare la posizione
dell’immagine e il suo ingrandimento per un oggetto che si trovi
a 10 m dallo specchio.
1 1 1
1
1
1
 



d i f d o  8m 10m
4.4m
di
 4.4m
m 
 0.44
do
10m
Fibra ottica
• Meccanismo: riflessione totale
Applicazioni:
• telecomunicazioni
• medicina