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L'induzione elettromagnetica

Le scoperte di Michael Faraday sull'induzione elettromagnetica hanno gettato le basi per l'elettrotecnica moderna. Attraverso esperimenti, dimostrò come una corrente elettrica potesse essere indotta da un campo magnetico variabile. Questi principi sono fondamentali per il funzionamento di dispositivi come alternatori e trasformatori, e hanno portato alla formulazione delle leggi che descrivono la forza elettromotrice e le correnti di Foucault.

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1

Effetto dell'avvio/interruzione corrente

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Corrente indotta in una bobina quando la corrente in un'altra bobina inizia o finisce.

2

Ruolo del nucleo di ferro dolce

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Intensifica l'induzione elettromagnetica aumentando l'effetto della variazione del campo magnetico.

3

Proporzionalità corrente indotta

Clicca per vedere la risposta

La corrente indotta è direttamente proporzionale alla rapidità di variazione del campo magnetico.

4

La direzione della corrente indotta si ______ cambiando la direzione del movimento del ______.

Clicca per vedere la risposta

invertiva magnete

5

L'______ della corrente era influenzata dal numero di ______ della bobina e dalla velocità del movimento.

Clicca per vedere la risposta

intensità spire

6

Un esperimento dimostrò che una variazione del campo magnetico era necessaria per ______ una corrente.

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indurre

7

Principio di funzionamento degli alternatori

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Alternatori si basano su spire rotanti in campo magnetico uniforme per generare corrente indotta.

8

Cosa causa la corrente indotta?

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Variazione nel tempo di intensità del campo magnetico, area del circuito o orientamento tra circuito e campo.

9

Ruolo del flusso magnetico nella generazione di corrente

Clicca per vedere la risposta

Alterazione del flusso magnetico attraverso un circuito è responsabile della generazione di corrente indotta.

10

La forza elettromotrice (fem) indotta causa una ______ di potenziale che permette il movimento delle ______ elettriche.

Clicca per vedere la risposta

differenza cariche

11

Se il flusso magnetico cambia nel tempo, anche la fem indotta ______ e si calcola tramite la ______ del flusso rispetto al tempo.

Clicca per vedere la risposta

cambia derivata

12

Forza di Lorentz

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Forza agente su cariche elettriche in movimento in un campo magnetico, causa separazione di cariche in un conduttore.

13

Fattori che influenzano la fem cinetica

Clicca per vedere la risposta

Velocità del conduttore, lunghezza del conduttore, componente perpendicolare del campo magnetico.

14

Funzionamento degli alternatori

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Inducono fem e corrente elettrica facendo ruotare una spira in un campo magnetico.

15

La ______ di Faraday-Lenz stabilisce che la fem indotta è il negativo della variazione del ______ magnetico per l'intervallo di tempo.

Clicca per vedere la risposta

legge flusso

16

Definizione correnti di Foucault

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Correnti indotte in conduttori massicci da campo magnetico variabile.

17

Applicazioni pratiche correnti di Foucault

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Utilizzate in freni elettromagnetici e forni a induzione.

18

Riduzione effetti negativi correnti di Foucault

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Impiego di lamine sottili di materiale conduttore nei dispositivi.

Q&A

Ecco un elenco delle domande più frequenti su questo argomento

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Le Scoperte di Faraday sull'Induzione Elettromagnetica

Nel 1831, Michael Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, gettando le basi per l'elettrotecnica moderna. Attraverso esperimenti innovativi, Faraday dimostrò che una corrente elettrica poteva essere indotta in un circuito da un campo magnetico variabile. Utilizzando due bobine avvolte attorno a un nucleo di ferro dolce, egli osservò che una corrente veniva indotta nella seconda bobina solo quando la corrente nella prima bobina veniva avviata o interrotta, evidenziando che la variazione del campo magnetico era la causa dell'induzione. Il nucleo di ferro intensificava l'effetto, mostrando che la corrente indotta era proporzionale alla rapidità di variazione del campo magnetico.
Laboratorio scientifico con avvolgimento di filo di rame, magnete, galvanometro e lampadina accesa, senza persone.

L'Esperimento del Movimento Relativo tra Magnete e Bobina

Faraday proseguì i suoi studi sull'induzione elettromagnetica osservando che muovendo un magnete vicino a una bobina di filo collegata a un galvanometro, si generava una corrente indotta. La direzione della corrente si invertiva al cambiare della direzione del movimento del magnete, e l'intensità della corrente era influenzata dal numero di spire della bobina e dalla velocità del movimento. Questo esperimento dimostrò che una variazione temporale del campo magnetico, o del numero di linee di campo che intersecano la bobina, era necessaria per indurre una corrente.

Principi Generali dell'Induzione Elettromagnetica

Faraday estese la sua comprensione dell'induzione elettromagnetica, riconoscendo che la corrente indotta può essere generata in diverse circostanze, anche in presenza di un campo magnetico statico. Ad esempio, un circuito che cambia forma o che ha parti mobili in un campo magnetico può produrre una corrente indotta. Un caso particolare è rappresentato da una spira che ruota in un campo magnetico uniforme, principio su cui si basano gli alternatori. La corrente indotta si manifesta quando si verifica una variazione nel tempo dell'intensità del campo magnetico, dell'area del circuito o dell'orientamento tra il circuito e il campo magnetico. Queste variazioni sono legate al concetto di flusso magnetico, la cui alterazione è responsabile della generazione della corrente indotta.

La Legge di Faraday e la Forza Elettromotrice Indotta

La legge di Faraday stabilisce che la forza elettromotrice (fem) indotta in un circuito è direttamente proporzionale alla variazione nel tempo del flusso magnetico che lo attraversa. La fem indotta è responsabile della differenza di potenziale che si genera nel conduttore, permettendo il movimento delle cariche elettriche e la creazione di una corrente. Se la variazione di flusso è variabile nel tempo, la fem indotta cambia di conseguenza e il suo valore istantaneo è dato dalla derivata del flusso rispetto al tempo.

La Fem Cinetica e il Funzionamento degli Alternatori

La fem cinetica è una forma di fem indotta che si verifica a causa del movimento relativo tra un conduttore e un campo magnetico. Una barra conduttrice che si muove attraverso un campo magnetico uniforme sperimenta una forza di Lorentz, che causa una separazione di cariche e una conseguente differenza di potenziale, ovvero la fem cinetica. Questa è proporzionale al prodotto della velocità della barra, la sua lunghezza e la componente del campo magnetico perpendicolare al movimento. Gli alternatori sfruttano questo principio, inducendo una fem e una corrente elettrica in una spira che ruota in un campo magnetico.

La Legge di Lenz e la Conservazione dell'Energia

La legge di Lenz afferma che la fem indotta in un circuito è di segno opposto rispetto alla variazione di flusso che l'ha generata, in modo da opporsi alla causa dell'induzione. Questo principio è in accordo con la legge di conservazione dell'energia, prevenendo la creazione di energia da nulla. La legge di Faraday-Lenz quantifica la fem indotta come il negativo della variazione di flusso magnetico diviso l'intervallo di tempo, assicurando che la corrente indotta si opponga alla variazione del flusso.

Correnti di Foucault e le Loro Applicazioni

Le correnti di Foucault, o correnti parassite, sono correnti indotte che si formano in un conduttore massiccio esposto a un campo magnetico variabile. Queste correnti possono produrre effetti indesiderati come il riscaldamento per effetto Joule e la perdita di energia cinetica. Tuttavia, trovano applicazioni pratiche nei freni elettromagnetici e nei forni a induzione. Per minimizzare le perdite nei trasformatori e in altri dispositivi, si utilizzano lamine sottili di materiale conduttore, che limitano il percorso delle correnti di Foucault e riducono gli effetti negativi.