Induzioneelettromagnetico è il fenomeno responsabile dell'emergere di correnti elettriche nei materiali conduttori immerso in campi magnetici, quando soggetto a modifiche nel flusso di campo magnetico che li attraversa.
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induzione elettromagnetica
Intorno al 1820, Hans Christian Oersted scoperto che esiste una relazione tra fenomenielettrico e magnetico. Accidentalmente, Oersted ha notato che il passaggio di corrente elettrica su un filo conduttore potrebbe cambiare la direzione di allineamento di alcuni Bussole che era stato lasciato in prossimità del filo.
oh sperimentarenelOersted ci ha permesso di capire che elettricità e magnetismo, fino ad allora “indipendenti” l'uno dall'altro, sono fenomeni della stessa natura.Fu da questa scoperta che gli studi sulla elettromagnetismo.
Secondo i progressi degli studi seguiti dalla scoperta di
Oersted, si comprese che le correnti elettriche erano in grado di generare campi magnetici, il reciproco, a sua volta, fu osservato solo nel 1831, quando Michael Faraday scoprì che una corrente elettrica era in grado di produrre un campo magnetico. Perciò, faraday effettuato diversi esperimenti, il suo apparato sperimentale consisteva in un anello di ferro avvolto in due avvolgimenti (bobine) di fili di rame, collegato ad un batteria e ad un galvanometro (dispositivo utilizzato per misurare la corrente).
Faraday si rese conto che quando la batteria era sopraospento, si è formata una corrente nel galvanometro, tuttavia, questa corrente è cessata e si è ripresentata solo quando la batteria è stata collegata o scollegata. Faraday effettuò diversi esperimenti, in uno di essi scoprì che quando a magnete verso una bobina conduttrice (detta anche solenoide), una corrente elettrica la attraversa. Aveva scoperto il principiodàinduzioneelettromagnetico.
Michael Faraday aveva scoperto che il movimentoparente tra un magnete e una bobina era in grado di produrre una corrente elettrica, attualmente questo fenomeno è utilizzato in tutto il mondo, per la produzione di elettricità nel centrali elettrichecentrali idroelettriche, termoelettrico,nucleare,vento eccetera.
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Induzione elettromagnetica e legge di Faraday
Secondo il leggenelFaraday, quando c'è variazionenelflussonelcampomagnetico in qualche circuito conduttivo, come in una bobina, a forza elettromotrice indotta (tensione elettrica) nasce in questo conduttore.
Flussomagnetico, a sua volta, riguarda il numero di linee di campo magnetico che attraversano un'area. Quella quantità fisica, misurato in Wb (Weber o T/m²), mette in relazione l'intensità del campomagnetico con l'area e l'angolo tra le linee del campo magnetico e la linea normale dell'area.
Φ – flusso magnetico (Wb o T/m²)
B – campo magnetico (T – Tesla)
IL – superficie (m²)
θ – angolo tra B e la normale dell'area A
Sebbene l'induzione elettromagnetica sia stata una scoperta di Faraday, non lo dedusse matematicamente, né seppe spiegare il modo in cui la forza elettromotrice appariva nel circuito, queste implementazioni vennero in seguito, per mano di HeinrichLenz e FranzErnestoNeumann, plasmare la legge di Faraday come la conosciamo oggi.
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Il contributo di Neumann riguarda l'equazione della legge di Faraday, la descrisse come una variazione temporale del flusso del campo magnetico, si veda:
ε– forza elettromotrice indotta (V – Volt)
ΔΦ – variazione del flusso magnetico (Wb)
t - Intervallo di tempo
Il contributo di Lenz, a sua volta, era legato al principio di conservazione dell'energia. Lenz ha spiegato quale deve essere il verso della corrente elettrica indotta dalla variazione del flusso magnetico. Secondo lui, la corrente elettrica che viene indotta sorge sempre per contrastare la variazione del flusso magnetico esterno. La scoperta di Lenz ci ha portato ad aggiungere il segno negativo alla legge di Faraday:
La figura seguente mostra come nasce la forza elettromotrice indotta secondo la legge di Faraday-Lenz, si noti che le linee del campo magnetico indotto nascono per compensare la variazione del flusso del campo magnetico che aumenta verso l'interno del solenoide:
Formule di induzione elettromagnetica
Le formule principali per l'induzione elettromagnetica sono la formula del flusso del campo magnetico e la legge di Faraday-Lenz, vedi:
Applicazioni dell'induzione elettromagnetica
Conosciamo alcune applicazioni dirette dell'induzione elettromagnetica, compresi i generatori di corrente alternata, trasformatori e motori elettrici.
generatori di corrente alternata
Tutti i generatori di corrente elettrica alternata operare secondo L'induzione elettromagnetica di Faraday. Questi generatori sono presenti in diversi tipi di centrali elettriche, e il fattore comune a tutte è che l'energia elettrica è ricavata dal conversione dà energia meccanica.
Negli impianti idroelettrici, ad esempio, la cascata trasforma il energia potenziale gravitazionale di una grande massa di acqua nel energia cinetica, questa energia produce il movimento rotatorio delle pale del generatore, collegate a potenti magneti e grandi bobine conduttive. Se sei più interessato all'argomento, accedi al nostro testo: Generatori.
trasformatori
I trasformatori sono dispositivi che sfruttano direttamente il fenomeno di induzione elettromagnetica. Questi dispositivi funzionano solo con corrente elettrica alternata e sono costituiti da una barra di ferro, solitamente a forma di U, avvolta in due bobine, con diverso numero di spire. Quando la corrente elettrica passa attraverso il primo avvolgimento, viene prodotto un campo magnetico dalla bobina, che viene poi concentrato e trasmesso attraverso la barra di ferro. La seconda bobina, esposta al campo magnetico oscillante, genera un campo magnetico indotto, contrario a quello trasmesso dalla barra di ferro.
La differenza tra numeronelgiri su ciascun lato della barra di ferro fa sì che l'intensità della corrente elettrica indotta sia diversa nelle due bobine, tuttavia, il potenza la corrente elettrica in ciascuno di essi è la stessa, quindi, aumentando la corrente elettrica, si verifica una caduta di potenziale e viceversa.
Ecco come funzionano i trasformatori: possono abbassare o abbassare l'intensità della corrente elettrica in base al rapporto tra il numero di avvolgimenti in ciascuna delle loro bobine. La formula utilizzata per i trasformatori è mostrata di seguito, controlla:
VP e VS – tensioni primarie e secondarie
noP e noS – numero di avvolgimenti primari e secondari
Sei curioso di questo argomento? Leggi il nostro testo: Cos'è un trasformatore?
Motori elettrici
voi motori elettrici operare come generatori elettrici invertiti, cioè invece di convertire l'energia meccanica in elettricità, produrre energiameccanicadall'elettricità. In questo caso, invece di utilizzare la rotazione di un albero per generare elettricità, facciamo passare una corrente elettrica attraverso un albero avvolto in più spire, facendolo ruotare.
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Di Me. Rafael Helerbrock
