Collezione Liceo Scientifico Alessandro 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 Michael 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
x =17,5 cm y = 12,5 cm z = 28,5 m = 5000 g
Felici (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 Alessandro Serpieri Rimini
Funzionamento
La chiave interpretativa del generatore di corrente è la legge di Faraday-Neumann-Felici-Lenz :
-d(B)/dt
i=
R
Dove :
i=
corrente elettrica indotta
(B) = flusso di induzione magnetica concatenato
t=
tempo
R = resistenza del circuito
Per il motore elettrico:
C = B S n I sen
Dove :
C = coppia motrice
B = campo di induzione magnetica
I = corrente che percorre la spira
n= numero di spire
= 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, Marves - Roma 1963
Carlo M. Fabbri 2004
