Unità H19 - Induzione e onde elettromagnetiche

Presentazione sul tema: "Unità H19 - Induzione e onde elettromagnetiche"— Transcript della presentazione:

1 Unità H19 - Induzione e onde elettromagnetiche
Il flusso del vettore B La legge di Faraday-Neumann-Lenz Induttanza e autoinduzione I circuiti in corrente alternata Il trasformatore Le onde elettromagnetiche

2 Unità H19 -Induzione e onde elettromagnetiche
Induzione elettromagnetica Onde elettromagnetiche Flusso del campo magnetico Legge di Faraday- Neumann-Lenz Corrente di spostamento f.e.m indotta d.d.p indotta Corrente indotta Autoinduzione trasformatore Circuiti in corrente alternata Induttanza

3 Lezione 1 - Il flusso del vettore B
Il flusso del campo magnetico attraverso una superficie dipende da come è orientata la superficie stessa rispetto alle linee del campo

4 Lezione 1 - Il flusso del vettore B
Correnti indotte – Magnete in movimento Il circuito è senza generatore: il galvanometro mostra che circola una corrente indotta mentre il magnete si muove (non quando è fermo), e il verso della corrente dipende dal verso del movimento

5 Lezione 1 - Il flusso del vettore B
Correnti indotte – Corrente variabile nel circuito induttore Il galvanometro del circuito indotto indica che circola una corrente indotta mentre varia la corrente del circuito induttore

6 Il flusso del vettore B Lezione 1 -
Superficie piana A immersa in un campo magnetico uniforme B direzione normale alla superficie componente del campo diretta lungo la normale Flusso del vettore B attraverso la superficie A Nel SI il flusso di B si misura in weber (Wb)

7 Lezione 1 - Il flusso del vettore B
Il flusso può essere positivo, negativo o nullo

8 Lezione 1 - Il flusso del vettore B
Il flusso attraverso un circuito (o concatenato con un circuito) è il flusso attraverso la superficie che ha il circuito come contorno. È proporzionale al numero di linee che attraversano la superficie.

9 Il flusso del vettore B Lezione 1 -
Il flusso di un campo magnetico uniforme B attraverso una spira piana di area A è quindi Il flusso attraverso una bobina di N spire di area A è invece È possibile, ma molto più complicato matematicamente, calcolare il flusso di un campo B non uniforme attraverso una superficie non piana. Gli esperimenti sulle correnti indotte mostrano che si produce una corrente indotta ogni volta che si ha una variazione del flusso del campo magnetico attraverso il circuito indotto.

10 Lezione 2 - La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Una variazione di flusso magnetico genera una d.d.p. indotta; la d.d.p. indotta fa circolare una corrente che si oppone alla variazione di flusso

11 Lezione 2 - La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Si ha una corrente indotta ogni volta che si ha una variazione del flusso del campo magnetico attraverso il circuito indotto. Perché in un circuito circoli corrente, occorre una differenza di potenziale: nel caso della corrente indotta, questa d.d.p è la d.d.p. indotta. Si ha una d.d.p. indotta ogni volta che si ha una variazione del flusso del campo magnetico attraverso il circuito indotto.

12 La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Lezione 2 - Legge di Faraday-Neumann La d.d.p. indotta in un circuito chiuso è direttamente proporzionale alla variazione di flusso magnetico e inversamente proporzionale all’intervallo di tempo in cui avviene tale variazione. Nella formula ΔVi è il valore assoluto della d.d.p. indotta media

13 La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Lezione 2 - Se la resistenza del circuito indotto è R, la corrente indotta che circola è, per la prima legge di Ohm:

14 Lezione 2 - La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Legge di Lenz: una corrente indotta circola sempre in verso tale da creare un campo magnetico indotto che si oppone alla variazione di flusso che l’ha generata

15 Lezione 2 - La legge di Faraday- Neumann-Lenz
La legge di Lenz esprime la conservazione dell’energia nel caso di d.d.p. o correnti indotte. Una corrente indotta che circola nel circuito indotto dissipa energia, che deve provenire dal lavoro di una forza esterna. Senza la legge di Lenz, le correnti indotte si rinforzerebbero da sole: verrebbe prodotta energia senza cessione di lavoro al sistema da parte di una forza esterna. La legge di Faraday-Neumann-Lenz:

16 Lezione 2 - La legge di Faraday- Neumann-Lenz
Se il circuito non è chiuso, non circola corrente indotta. I fenomeni di induzione, però avvengono ancora. La legge di Faraday- Neumann-Lenz si formula in termini di f.e.m. indotta:

17 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
Modificando il valore della corrente in una bobina, nasce una d.d.p. autoindotta che è proporzionale alla variazione della corrente

18 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
Una bobina percorsa da una corrente i genera un campo magnetico B; B è direttamente proporzionale a i : Il flusso del campo magnetico B attraverso la bobina è direttamente proporzionale a i : La costante di proporzionalità L è l’induttanza (o coefficiente di autoinduzione) della bobina: Nel SI, l’induttanza L si misura in weber/ampere, cioè in henry (H)

19 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
In una bobina circola una corrente i variabile nel tempo: al tempo t1 la corrente è i1, al tempo t2 è i2. Nell’intervallo di tempo Δt = t2 – t1 si ha C’è variazione di flusso, quindi c’è tensione indotta Si parla di autoinduzione e di tensione autoindotta Per la legge di Faraday-Neumann-Lenz:

20 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
Nel circuito RL serie, una resistenza e una bobina di induttanza L (e di resistenza trascurabile) sono collegate in serie. A circuito aperto (a), la corrente i è nulla, a circuito chiuso (b) i vale

21 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
La d.d.p. autoindotta della bobina si oppone alla variazione di flusso, e quindi di corrente, che l’ha generata: la corrente impiega un certo tempo per passare dal valore 0 al valore massimo, e viceversa.

22 Lezione 3 - Induttanza e autoinduzione
Nel circuito RL l’energia fornita dalla pila si ripartisce fra resistenza e induttanza. La potenza assorbita dalla resistenza R, che viene dissipata per effetto joule, è data da R·i2. L’energia assorbita dall’induttanza viene immagazzinata nel campo magnetico della bobina e si chiama energia magnetica Um. Um è direttamente proporzionale all’induttanza L e al quadrato della corrente i: