Induzione elettromagnetica

Presentazione sul tema: "Induzione elettromagnetica"— Transcript della presentazione:

1 Induzione elettromagnetica
Faraday-Neumann-Lenz Auto induzione Mutua induzione Induttanza

2 Esperienza di Faraday Un filo percorso da corrente crea un campo magnetico. Con un campo magnetico si può creare una corrente? La risposta è si, ma…con alcune accortezze. Il frutto di molti anni di osservazioni sperimentali ci porta a concludere che per avere una corrente circolante in un filo è necessario disporre di campo magnetico sia variabile. Un campo magnetico variabile induce in un conduttore una f.e.m. che è tanto più grande quanto più grande è la variazione: f.e.m. = - DFB/Dt Se il flusso di B concatenato aumenta la corrente avrà un verso, se il flusso diminuisce il verso opposto

3 Contributo di Lenz Consideriamo una superficie A delimitata da una spira: il flusso passante nella spira sarà: FB = ∫ B . dA. [Weber = Wb = T . m2]. Se B è normale ad A avremo FB = BA , mentre per B ll A FB = 0 Il segno meno indica che la f.e.m. indotta ha un verso tale da creare un campo magnetico che si oppone al campo magnetico che l’ha generata

4 Forza dell’induzione elettromagnetica
Se una corrente i circola nella spira di figura. Come valutare la forza necessaria a portare via la spira dal campo B? (Ricordando che P = Fv) Tirando la spira verso l’esterno del campo B con una velocità costante v il campo concatenato alla spira si ridurrebbe. Ma per la legge di Lenz si crea una corrente che a sua volta tende a riportare la spira all’interno del campo FB = - BA = - BLx  |fem| = - dF/dt = - d(BLx)/dt = - BLv e la corrente indotta sarà: i = - BLv/R (*)

5 Segue forza dell’induzione elettromagnetica
La forza di Lorentz è: Fd = iL x B. E se la spira è rigida, F2 ed F3 si annullano. Allora solo F1 si opporrà a F. Quindi F = i L B sin 90° = i L B con i pari a i = BLv/R La potenza necessaria a muovere la spira fuori del campo è F Lavoro meccanico Lavoro termico

6 Legge di Faraday Una spira immersa in un campo magnetico variabile B viene percorsa da una corrente indotta. Se c’è una corrente deve esserci un campo E che muove le cariche. Quindi, anche senza la presenza di una spira, esisterà un campo elettrico E generato da un campo magnetico variabile B Ricordando che il lavoro fatto dal campo elettrico su una carica qo è w = qo∫E . Ds Possiamo concludere che un campo magnetico variabile produce un lavoro elettrico pari:

7 Campi magnetici indotti

8 Mutua induzione La corrente variabile I1 circola nel primo solenoide e crea un campo magnetico. Chiamiamo F21 il flusso che si concatena con il solenoide 2 e la mutua induzione sarà M21 Siccome I1 varia nel tempo e vale DF21/Dt avremo Pertanto possiamo dire che la mutua induzione è la f.e.m. indotta nel solenoide 2 dal solenoide 1 Naturalmente vale anche la situazione invertita

9 Induttanza Come il condensatore confina un campo elettrico uniforme fra due armature metalliche, così l’induttanza confina un campo magnetico all’interno di un solenoide. La corrente i crea un campo magnetico B, che a sua volta crea una certa corrente nel solenoide. Questa è l’autoinduzione, legata alla corrente che l’ha prodotta dalla relazione, L = NFB/i [H = Tm2A-1] N numero di spire n densità delle spire l lunghezza del solenoide A superficie della spira i corrente nel filo B Intensità del campo magnetico m0 permeabilità magnetica = , Hm-1