Induzione elettromagnetica

L'induzione elettromagnetica è il processo mediante il quale l'energia di un campo elettromagnetico viene trasferita a un corpo che è esposto al suo raggio. Ad esempio, cosa succede con il magnete

Cos'è l'induzione elettromagnetica?

IL Induzione elettromagnetica È costituito dall'aspetto di una corrente elettrica in un conducente chiuso, grazie al movimento relativo tra detto driver e una fonte di campo magnetico, come un magnete.

Di per sé, a riposo, un magnete non produrrà alcuna corrente in un circuito vicino. Tuttavia, se il magnete o il circuito si muove, è possibile rilevare la corrente o la tensione attraverso un galvanometro.

La cosa importante per creare la corrente, chiamata corrente indotta, è che esiste un campo magnetico il cui flusso è variabile nel tempo, nello spazio o entrambi.

I campi magnetici sono prodotti da magneti permanenti, ma appaiono anche nei conducenti attraverso i quali circola una corrente, poiché il magnetismo è sempre associato a carichi in movimento.

Scoperta di induzione elettromagnetica

La scoperta dell'induzione elettromagnetica è dovuta al fisico inglese Michael Faraday (1791-1867), un abile sperimentatore di modesta origine.

Faraday si chiedeva se sarebbe possibile ottenere elettricità dal magnetismo; Già un fisico danese, nel 1812, aveva trovato il magnetismo da una corrente con corrente.

In effetti, Hans Oersted (1777-1851) ha osservato che la corrente elettrica è in grado di deviare una bussola, proprio come i magneti. Interessato a questa scoperta, Faraday iniziò a sperimentare nel 1825, collegando le bobine delle batterie e cercando di rilevare una corrente elettrica.

Ma la corrente è indotta solo se ci sono cambiamenti nel flusso del campo magnetico e Faraday non ha visto che l'ago del galvanometro si muoveva, tranne un po 'all'inizio dell'esperimento, quando collegava la batteria al circuito, o Alla fine, quando è stato disconnesso.

Può servirti: flusso di campo elettrico

Solo allora ho osservato che l'ago si è leggermente deviato, in una direzione quando si girava.

Quindi si rese conto che il magnetismo produce corrente elettrica solo se il flusso magnetico attraverso il circuito cambia. Altrimenti, non appare la corrente.

Un altro grande sperimentatore, il fisico Heinrich Lenz (1804-1865), osservato, indipendentemente, che la corrente indotta o la tensione se preferita, si oppone sempre al cambiamento che lo produce.

Pertanto, la legge sull'induzione elettromagnetica è nota come il nome di Legge Faraday-Lenz.

Il flusso di campo magnetico

L'aspetto della corrente indotta dipende dalla variazione del flusso del campo magnetico. Naturalmente, un campo che è cambiato nel tempo, produce necessariamente un flusso variabile, fino a quando Faraday ha osservato l'aspetto della corrente indotta quando collegato o disconnesso la batteria.

Tuttavia, un campo magnetico uniforme può anche generare una corrente indotta se il circuito si muove rispetto ad essa, in modo tale che la quantità di linee di campo che lo attraversano aumenta o diminuiscono.

Un altro modo per alterare il flusso di campo è la variazione dell'area esposta del circuito. Se aumenta, anche il flusso e se diminuisce, il flusso diminuirà a sua volta. Negli esempi descritti più avanti ci sono maggiori dettagli.

Applicazioni di induzione magnetica

Le scoperte di Faraday e di altri scienziati hanno portato a grandi progressi nella tecnologia del XIX secolo.

In questo modo, la legge sull'induzione elettromagnetica, anche inosservata quasi sempre, è presente in numerose applicazioni e dispositivi per l'uso quotidiano: l'energia che raggiunge il tiro domestico, i telefoni, le attrezzature mediche, all'interno dell'auto, i microfoni wireless, i forni wireless e cucine e altro ancora.

Può servirti: braccio a leva

Di seguito sono riportate tre interessanti applicazioni di induzione:

Il generatore di elettricità

Questa è una delle applicazioni più importanti: un dispositivo in grado di trasformare l'energia meccanica in energia elettrica. L'idea di base del generatore è quella di mettere una bobina di filo (o meglio, n bobine) per girare in un campo magnetico.

In questo modo il flusso di campo varia continuamente nella bobina, producendo una corrente indotta che può essere raccolta per illuminare un bulbo, tra le altre cose.

Torcia dinamo

Una torcia Dinamo non ha bisogno di batterie o cavi per funzionare, poiché è ricaricabile manualmente. A differenza di una torcia comune, all'interno c'è un magnete in grado di muoversi attraverso un ciclo, lanciando induzione elettromagnetica.

Una torcia di Dinamo. Fonte: Wikimedia Commons

Quando si mescolano la torcia, il mutevole flusso magnetico del magnete che viene e induce una corrente alternata (oscillatoria) in un ciclo. La corrente viene rettificata con un circuito di raddrizzatore molto semplice (rettificando la corrente mezzi impedendosi di cambiare direzione).

Successivamente, la corrente continua a caricare un condensatore o un condensatore e quando la torcia è chiusa un altro circuito in modo che il condensatore venga scaricato. Questo circuito contiene un diodo LED di consumo molto basso, che accende la produzione della luce.

Sistemi di sicurezza dell'aeroporto

All'aeroporto, i passeggeri passano sotto un arco che funziona come metal detector. Viene quindi attivato un sistema che invia correnti a una bobina che si alternano rapidamente, producendo attorno alla persona un campo magnetico il cui flusso è variabile.

Se la persona non trasporta oggetti metallici, non viene registrata alcuna corrente indotta, ma altrimenti viene creata una corrente indotta che attiva un allarme.

Esempi di induzione elettromagnetica

1. Bobina estratta da un campo magnetico uniforme

Supponiamo che un campo magnetico uniforme che va da sinistra a destra. Estrazione della bobina dalla regione del campo, viene indotta una corrente, poiché il flusso magnetico sta diminuendo.

Può servirti: caduta libera: concetto, equazioni, esercizi risolti

La corrente indotta cessa non appena la bobina lascia completamente dal campo e ritorna se la bobina entra di nuovo, annullando quando la bobina è totalmente immersa.

2. Magnete in movimento

Se hai una bobina a riposo, ma un magnete si muove attraverso di essa, viene anche indotta una corrente nella bobina.

3. Generatore scorrevole

Hai un campo magnetico uniforme e un circuito che consiste in un Riel a forma di U e una barra di metallo all'altra estremità, per chiuderlo. Il campo è perpendicolare all'area bloccato dal circuito.

Facendo scorrere la barra per aumentare l'area esposta al campo, viene indotta una corrente che circola lungo la guida e la barra. Lo stesso accade se la barra scivola per ridurre l'area.

4. Bobina di rotazione all'interno di un campo magnetico uniforme

Se una bobina rotta nel mezzo di un campo magnetico uniforme, il vettore normale sul suo piano cambia continuamente l'angolo che si forma con il campo. In questo caso, il flusso magnetico che attraversa la spira è massimo e causando successivamente, generando così una corrente alternata.

5. Un campo magnetico variabile nel tempo

Un campo magnetico può sempre essere tenuto perpendicolare al piano di un ciclo e non succede nulla.

Ma se la sua intensità aumenta o diminuisce nel tempo, anche se il ciclo è a riposo, anche il flusso magnetico lo farà e quindi apparirà una corrente indotta.

Riferimenti

1. Bauer, w. (2011). Fisica per ingegneria e scienze. Volume 2. Mc Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d. (2006). Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, d. (2013). Fisica per scienziati e ingegneri. Fondazioni e connessioni. Apprendimento del Cengage.
5. Hewitt, p. (2012). Scienze fisiche concettuali. 5 °. Ed. Pearson.