Induzione elettromagnetica: spiegazione semplice

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Tessina di fisica che spiega il fenomeno dell'induzione elettromagnetica e la legge di Lenz (3 pagine formato doc)

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA: SPIEGAZIONE SEMPLICE

Induzione elettromagnetica
Intorno al 1830 l’inglese Faraday e l’americano Henry condussero delle esperienze, all’insaputa l’uno dell’altro, che portarono alla scoperta del fenomeno dell’induzione elettromagnetica.

Questo fenomeno consiste essenzialmente nel fatto che un campo magnetico variabile genera un campo elettrico.
Per la spiegazione di tutti gli effetti di questo fenomeno abbiamo bisogno di conoscere il concetto di flusso magnetico. Il flusso magnetico è il prodotto del vettore   per la proiezione della superficie su un piano perpendicolare alle linee di forza del campo magnetico.

Induzione elettromagnetica: tesina

FENOMENO DELL'INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

La sua formula è espressa da:
Dove S è la proiezione di   (la superficie) su un piano perpendicolare a   e   è l’angolo che la normale alla superficie forma con la direzione del vettore   .

Il flusso sarà quindi massimo quando la superficie   è perpendicolare alle linee di forza e nullo se è parallela.
L’unità di misura è il weber (Wb):   .
Le correnti che si generano a causa dell’induzione elettromagnetica prendono il nome di correnti indotte e la loro presenza è giustificata da una forza elettromotrice indotta e, quindi, un campo elettrico indotto. Le esperienze dimostrano che la f.e.m. indotta è direttamente proporzionale alla variazione di flusso,  , di conseguenza quindi dall’intensità del vettore  , dalla variazione dell’area S attraversata dalle linee di forza e dall’inclinazione rappresentata dall’angolo  del piano   rispetto appunto a S. In più la f.e.m. indotta è inversamente proporzionale all’intervallo di tempo durante il quale si verifica la variazione, da cui: E   (legge di Neumann).

Induzione elettromagnetica, appunti

LEGGE DI LENZ

La legge di Lenz, inoltre, ci dice che: il senso della corrente indotta è tale da opposto alle variazioni del flusso induttore che generano la corrente stessa. Ovvero: il campo magnetico generato dalla corrente indotta compensa esattamente la variazione del flusso induttore.
Per capire meglio il fenomeno utilizziamo la seguente convenzione: la f.e.m. indotta si considera positiva se il flusso induttore e quello indotto sono concordi (cosa che si verifica quando   < 0), negativa se sono discordi (cosa che si verifica quando   > 0), cioè:
E   > 0        se         < 0        (flusso induttore finale minore di quello iniziale)
E   < 0        se         > 0        (flusso induttore finale maggiore di quello iniziale)
Si evince quindi che la corretta forma analitica della legge di Neumann sia E   e che la legge di Lenz non sia altro che un modo per esprimere il principio di conservazione dell’energia; infatti il lavoro necessario per estrarre la spira dal campo magnetico si ritrova sotto forma di energia elettrica della corrente indotta nella spira.
Le correnti indotte si generano oltre che nei conduttori filiformi, anche nei conduttori metallici massicci. In questo caso, essendo molto piccola la resistenza, l’intensità delle correnti è molto grande. Vengono chiamate correnti parassite, o correnti di Foucault. Queste correnti vengono dette parassite perché assorbono energia e la dissipano sotto forma di calore nella amssa metallica. Queste correnti possono essere ridotte sostituendo il conduttore compatto con un insieme di sottili lamine separate da fogli isolanti e disposte parallelamente alle linee di forza del campo magnetico induttore, oppure modellando la massa metallica a forma di pettine.