Fisica

  • Materia: Fisica
  • Visto: 315
  • Data: 06/01/2016
  • Di: Angela Ardizzone

Induzione elettromagnetica

Induzione elettromagnetica: cos'è, formule, campo magnetico e campo elettrico.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA. L'induzione elettromagnetica è un fenomeno che si verifica quando sono presenti contemporaneamente campi magnetici e circuiti elettrici fisico e si basa sulla legge dell’induzione elettromagnetica o legge di Faraday-Neumann. Più precisamente l’induzione elettromagnetica si ha quando il flusso del campo magnetico che passa su una superficie delimitata da un circuito varia nel tempo, il quale induce una forza elettromotrice che genera una corrente indotta che si oppone alla variazione di flusso che la genera. L’induzione elettromagnetica possiamo trovarla in moltissime applicazioni, come: motori elettrici, alternatori, trasformatori, pick-up delle chitarre elettriche e tanto altro. Andiamo ad approfondire quanto scritto sopra.
 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA: CAMPO MAGNETICO E CAMPO ELETTRICO. Campo magnetico e campo elettrico sono entrambi dei campi vettoriali che insieme costituiscono appunto il campo elettromagnetico. Il flusso del campo magnetico attraverso il circuito è definito come il prodotto tra l’area del circuito A e il modulo B del vettore campo magnetico perpendicolare al circuito.

ϕ=AB

Come circuito, per esempio, si può intendere una spira (vedi figura seguente) o un solenoide, che è un insieme di spire.

Se il campo magnetico è perpendicolare alla spira il flusso sarà massimo, perché B sarà proprio il valore perpendicolare; se il campo magnetico è obliquo rispetto la spira la componente perpendicolare del campo B sarà minore di prima, di conseguenza lo sarà anche il flusso; se il campo magnetico è parallelo alla spira allora il flusso è nullo perché sarà nulla la componente perpendicolare del modulo del vettore campo magnetico.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA: LEGGE DI FARADAY-NEUMANN. Dalla legge di Faraday-Neumann si evince che: il valore della forza elettromotrice è pari al rapporto tra la variazione del flusso del campo magnetico e il tempo necessario per avere tale variazione.

Tramite la prima legge di Ohm possiamo trovare anche la corrente indotta:

Dove R è la resistenza elettrica di tutto il circuito.
 

Ma come sarà il verso della corrente indotta? Una variazione di campo magnetico e quindi di flusso la si può avere se muoviamo una calamita all’interno di un circuito, risulterà: ∆B=Bf-Bi  . I pedici stanno per f=finale e i=iniziale. Come già detto la variazione di flusso comporta la formazione di una corrente indotta che a sua volta genera un campo magnetico indotto. Perché questo campo non porti all’aumento di flusso totale e quindi produca corrente elettrica “gratis”, andando contro il principio di conservazione dell’energia, è necessario che il campo indotto B sia sempre in verso opposto alla variazione ∆B.
Questo ci porta a formula la legge di Lenz (corollario della legge dell’induzione elettromagnetica): il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.
Verso che si può trovare in modo molto semplice usando la mano destra, infatti se rivolgiamo il palmo nella direzione del campo indotto allora il pollice ci indicherà il verso della corrente nel circuito. Facciamo un esempio. Nella figura di seguito abbiamo un circuito molto semplice e una sua vista laterale, in cui si vede che il campo magnetico è perpendicolare al circuito stesso e chiaramente c’è aumento del campo visto che Bf > Bi.