Flusso del campo magnetico attraverso una superficie

Presentazione sul tema: "Flusso del campo magnetico attraverso una superficie"— Transcript della presentazione:

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2 Flusso del campo magnetico attraverso una superficie

3 Il flusso è massimo quando …
… il campo magnetico B è perpendicolare alla superficie individuata dal circuito.

4 Il flusso del campo magnetico

5 Il flusso è nullo quando …
… il campo magnetico B è parallelo alla superficie individuata dal circuito.

6 Il flusso e il tiro in porta
Il flusso del campo magnetico esprime con un numero la «facilità» con cui le linee del campo magnetico attraversano la superficie. La facilità è massima quando il tiro è perpendicolare alla porta e diminuisce sempre di più quando l’angolo tra la porta e la direzione del tiro diminuisce.

7 Il weber Nel Sistema Internazionale il flusso si misura in weber (Wb).

8 Il segno del flusso Per definizione, è positivo il flusso U di un campo magnetico le cui linee escono dalla faccia positiva della superficie.

9 La corrente indotta Un campo magnetico che varia genera
una corrente indotta.

10 La corrente indotta Un campo magnetico che varia genera
una corrente indotta.

11 La legge di Lenz: Il verso della corrente indotta è tale da opporsi alla causa che l’ha generata, per cui:

12 Circuito indotto e circuito induttore
Per quale ragione nel circuito indotto si crea una corrente indotta? Chi è il responsabile della variazione del campo magnetico all’interno del solenoide del circuito indotto?

13 La velocità di spostamento della calamita
L’intensità della corrente indotta aumenta all’aumentare della rapidità con cui muoviamo la calamita.

14 L’area del circuito L’intensità della corrente
indotta aumenta se l’area del circuito è più grande.

15 L’orientazione del circuito
L’intensità della corrente indotta aumenta se cambiamo più rapidamente l’orientazione del circuito rispetto alle linee di campo.

16 La variazione del flusso magnetico
Se c’è una corrente indotta, ci deve essere una forza elettromotrice (indotta) che la produce: da cosa dipenderà dunque il valore di questa forza elettromotrice?

17 La legge di Faraday-Neumann
Muovere un magnete, variare una corrente, deformare un circuito oppure ruotarlo sono operazioni diverse che generano in un circuito una variazione del flusso di B e, quindi, una corrente indotta. La legge dell’induzione elettromagnetica semplifica il quadro: essa afferma che, indipendentemente dai dettagli, la sola cosa che conta è la rapidità con cui varia il flusso del campo magnetico attraverso il circuito.

18 Il pick-up della chitarra
Le corde della chitarra sono costruite con un materiale adatto, che viene magnetizzato. Così l’oscillazione della corda crea un campo magnetico variabile nella bobina che, a sua volta, genera una corrente elettrica che riproduce il movimento della corda. È questo il segnale che viene inviato all’amplificatore e che genera il caratteristico suono della chitarra elettrica.

19 Qual è il verso della corrente indotta?

20 Circola in senso orario?
Se la corrente indotta circola in senso orario, Bindotto è diretto verso il basso e rinforza l’aumento di B (ΔB). Il campo indotto accentuerebbe l’aumento del flusso totale, il quale, a sua volta, creerebbe una corrente indotta più intensa e quindi un nuovo campo magnetico indotto, innescando un processo senza fine. Quale principio della fisica verrebbe violato?

21 La corrente indotta circola in senso antiorario
La corrente indotta deve circolare in senso antiorario, in modo da contrastare l’aumento del campo della calamita.

22 La legge di Lenz Il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera. Una corrente indotta causata da un aumento del flusso di un campo magnetico esterno B genera un proprio campo magnetico indotto, Bindotto, che ha verso opposto a quello di Biniziale; Una corrente indotta causata da una diminuzione del flusso di un campo magnetico esterno B genera un proprio campo magnetico indotto, Bindotto, che ha lo stesso verso di Biniziale.

23 La legge di Lenz Il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.

24 La dinamo è un alternatore
Un alternatore è un dispositivo che trasforma energia cinetica in energia elettrica.

25 L’alternatore (1) In linea di principio un alternatore è costituito da una spira che viene fatta ruotare all’interno di un campo magnetico.

26 L’alternatore (2) Il flusso magnetico che varia produce una tensione alternata che cambia continuamente valore ma si ripete sempre uguale dopo un periodo T. Descriviamo l’andamento del flusso del campo magnetico attraverso la spira durante un giro completo della spira: in quale momento il flusso è massimo? In quale istante è nullo? Per quanto tempo il flusso attraverso la spira è negativo? Si crea una corrente alternata che scorre con intensità variabile per metà periodo in un senso e per l’altra metà periodo nel senso opposto.

27 Corrente alternata La variazione di flusso crea una f.e.m. alternata che, a sua volta, crea una corrente alternata. La corrente continua (C.C.) prodotta dalle pile, ha intensità costante e sempre lo stesso verso La corrente alternata (C.A.) prodotta dagli alternatori, ha intensità variabile in valore e verso Alcuni fenomeni fisici dipendono dal verso della corrente (effetti chimici e magnetici) altri, invece, no (lampadina o qualunque altra resistenza) Poiché l’intensità della c.a. varia nel tempo, ci si riferisce alla intensità efficace.

28 Se la tensione cambia … … perché diciamo che gli elettrodomestici
sono alimentati da 220 V?

29 La tensione efficace Il valore efficace di una tensione alternata è il valore di una tensione continua che, circolando attraverso una resistenza fornirebbe la stessa energia ottenuta mediante la tensione alternata. Per 220 V dell’impianto domestico si intende dunque la tensione efficace.

30 220 V Nelle nostre abitazioni attraverso la rete elettrica arriva corrente alternata. Perciò, quando diciamo di avere a disposizione in una presa della rete domestica una tensione pari a 220 V, ci riferiamo proprio al valore efficace della tensione

31 La corrente efficace Il valore efficace di una corrente alternata è l’intensità di una corrente continua che, circolando attraverso una resistenza, fornirebbe la stessa energia liberata dalla corrente alternata.

32 Prima legge di Ohm e potenza media

33 La centrale elettrica Una centrale elettrica è un impianto che trasforma in energia elettrica altre forme di energia.

34 Le centrali idroelettriche
Una grande centrale idroelettrica produce una potenza di un gigawatt.

35 Le centrali termoelettriche
Nella caldaia di una centrale termoelettrica si brucia petrolio, metano o carbone. Una grande centrale termoelettrica produce quasi 3 GW.

36 Le centrali nucleari A differenza delle centrali termoelettriche, il calore che scalda l’acqua della caldaia esce dalle barre di uranio al cui interno hanno luogo reazioni nucleari di fissione.

37 La fissione e la produzione di calore
I frammenti della fissione perdono energia cinetica perché sono frenati negli urti con gli atomi della barra: questo meccanismo fa aumentare la temperatura delle barre di uranio e quella dell’acqua nella quale sono immerse.

38 Fonti energetiche rinnovabili: geotermia
Le centrali geotermiche sfruttano il calore proveniente dall’interno della Terra: in Italia la più grande ha una potenza di 0,12 GW.

39 Fonti energetiche rinnovabili: eolico
Le centrali eoliche sfruttano la forza del vento: ogni mulino riesce a sviluppare una potenza di 0,006 GW.

40 Fonti energetiche rinnovabili: fotovoltaico
Le centrali fotovoltaiche convertono in energia elettrica la luce proveniente dal Sole: le centrali più grandi sviluppano una potenza di 0,06 GW.

41 Perdite di energia durante il trasporto
Per sprecare meno energia possibile durante il trasporto, bisogna che la potenza dissipata sia più piccola possibile: questo significa che R e ieff devono avere un valore limitato. Per la seconda legge di Ohm, scegliere buoni conduttori elettrici che abbiano una sezione abbastanza grande concorre a limitare la resistenza dei cavi. Per rendere piccola ieff si utilizzano dei trasformatori che abbassano la corrente e alzano di molto la tensione.

42 Il trasporto dell’energia elettrica

43 Il trasformatore Il trasformatore è un dispositivo
capace di modificare il valore della tensione e della corrente Un trasformatore è costituito da un nucleo ferromagnetico su cui sono avvolte due bobine separate tra loro, cioè non collegate elettricamente. La bobina 1 del circuito primario è collegata alla tensione d’ingresso, che può essere l’alimentazione di rete di un appartamento, mentre la bobina 2 appartiene al circuito secondario

44 Circuito primario e circuito secondario
Il circuito primario genera un campo magnetico che varia con la corrente alternata e passa attraverso la spira dell’altra bobina. Nel circuito secondario si genera una corrente Indotta. Un trasformatore è costituito da un nucleo ferromagnetico su cui sono avvolte due bobine separate tra loro, cioè non collegate elettricamente. La bobina 1 del circuito primario è collegata alla tensione d’ingresso, che può essere l’alimentazione di rete di un appartamento, mentre la bobina 2 appartiene al circuito secondario. Il principio fisico su cui si basa il trasformatore è quello dell’induzione elettromagnetica.

45 Tensioni efficaci rapporto di trasformazione

46 Correnti efficaci Agendo sulla tensione e sulla corrente in ingresso, cosa si deve fare per avere una tensione elevata in uscita?

47 Esercizi 1- All’ingresso di un trasformatore vi è una tensione alternata di 210 V. Tale trasformatore ha nel circuito primario un avvolgimento di 840 spire , mentre nel secondario ve ne sono 60. Ricava la tensione d’uscita. 2- Si deve utilizzare un trasformatore affinché in uscita presenti una tensione pari a due volte e mezzo quella d’ingresso, che è di 12 V. Quante spire ci devono essere nell’avvolgimento del circuito primario, se nel secondario esse sono 500?. 3- In un trasformatore nel circuito primario ci sono 100 spire e nel secondario ve ne sono 20: a) Si tratta di un elevatore o di un riduttore? b) Se la tensione del primario è di 40 V, quale sarà la tensione del secondario? c) Se gli avvolgimenti del secondario venissero dimezzati, quale sarebbe la tensione in uscita? d) Quale modifica negli avvolgimenti del secondario proponi affinché la tensione in uscita sia di 24V ?

48 Il consumo di energia elettrica italiano

49 La domanda e l’offerta di potenza in Italia
Per quale ragione, secondo te? La potenza erogata dalle centrali elettriche deve essere grosso modo quella richiesta dagli utenti.