Elettromagnetismo
Indice
Introduzione campo elettrico;
Corrente indotta e esperimenti di Faraday;
Flusso concatenato;
Legge Faraday-Neumann;
Legge di Lenz;
The alternator.
Campo elettrico
Il campo elettrico è la regione di spazio in cui agiscono le forze elettriche su
altre cariche eventualmente presenti. Si dice che una carica elettrica, o una
distribuzione di cariche elettriche, genera attorno a sé un campo elettrico,
nel senso che modifica le proprietà dello spazio circostante in modo che una
qualunque altra carica posta nelle vicinanze viene sollecitata da una forza di
natura elettrica; esso è un campo vettoriale, perché caratterizzato da una
forza, ed è conservativo perché il lavoro dipende solo dai punti inziali e
finali.
Per definizione il campo elettrico viene definito come:
𝐸=
𝐹
𝑞
Con: 𝐸= campo elettrico
𝐹= forza
q = carica di prova
La corrente indotta e gli esperimenti di
Faraday
Faraday, nei suoi studi, sviluppò un dispositivo costituito da due bobine avvolte
intorno ad un anello di ferro, con la prima alimentata da una batteria provvista di
interruttore, mentre l’altra chiusa su un galvanometro. Egli notò che chiudendo
l’interruttore del primo circuito, si
registrava un passaggio di corrente
anche nel secondo, che cessava quando
essa diventava constante nel primo.
Infine, essa tornava a scorrere in verso opposto nel momento della riapertura
dell’interuttore.
La corrente, quindi, che circolava nella bobina non collegata alla batteria venne
chiamata corrente indotta, con conseguenti esperimenti con magneti.
Flusso concatenato
Si definisce , flusso del campo magnetico, il prodotto dell’area A del
circuito per il modulo B⊥ del vettore componente del campo magnetico
perpendicolare al circuito: 𝜙 = 𝐴𝐵⊥
Quando il campo magnetico è perpendicolare alla spira, si ha B⊥ = B: il
flusso del campo magnetico ha valore massimo. Quando il campo
magnetico è obliquo rispetto alla spira, B⊥ è minore di B. Quindi il valore
del flusso è minore rispetto al caso precedente. Quando il campo
magnetico è parallelo alla spira, si ha B⊥ = 0: in questo caso il flusso del
campo magnetico è nullo.
Legge Faraday-Neumann
Nasce una corrente indotta, ogni volta che si ha una variazione del flusso
magnetico attraverso la superfice di un circuito. La corrente indotta indica la
presenza di una forza elettromotrice indotta che la produce, che è uguale a 𝑓 =
𝑅 𝑖; la legge dell’induzione elettromagnetica, detta di Faraday-Neumann, dice
che il valore della forza elettromotrice indotta è uguale al rapporto tra la
variazione del flusso del campo magnetico e il tempo necessario per avere tale
variazione, ovvero:
𝑓=
∆𝜙
Δ𝑡
Muovere un magnete, variare una corrente, deformare un circuito oppure
ruotarlo sono operazioni diverse che generano in un circuito una variazione del
flusso di B e, quindi, una corrente indotta.
Legge di Lenz
Sebbene lo stesso Faraday avesse illustrato ampiamente il verso della
corrente indotta dalla legge che porta il suo nome, la legge stessa non
reca, nella sua espressione, alcuna traccia di quest’aspetto. Una
trattazione generale della questione venne successivamente svolta
da Emilij Lenz, che precisò ulteriormente la legge di Faraday, arrivando a
una formulazione più completa. La legge di Lenz afferma che: la forza
elettromotrice indotta in un circuito genera una corrente, detta corrente
indotta, il cui effetto deve essere tale da opporsi alla causa che la
produce, che può essere riassunto dalla semplice aggiunta, nella formula,
∆𝜙
del segno meno:
𝑓=−
Δ𝑡
The alternator
The electric current that we usually use in our houses is generated in the
power plants by the alternators, that use the electromagnetic induction.
Basically, an alternator, is a device that converts mechanical energy to
electrical energy in the form of alternating current. The term generally
refers to small rotating machines driven by automotive and other
internal combustion engines.
The principle of the alternator is a spire that is put in rotation into a
magnetic field; the orientation of the spire makes the magnetic flux
variable, creating an induced current.
Power Plants
Power plants, as we said, transform into electrical energy others source
of energy. They are characterized by their primary energy, the kind of
energy they use to produce electrical energy.
Many differents kinds of power plants exist:
Hydroelectric power plant, that uses stored water as their primary
energy;
Thermoelectric power plant, that uses the energy produced by the
combustion of different kind of fuels;
Nuclear power plant, that uses the energy produced by the fission of
the uranium.
Davide Caputo V E
