L'induzione elettromagnetica
Introduzione
Le correnti indotte sono correnti elettriche generate da un campo magnetico. I quattro esperimenti nascono dalla scoperta di Oersted del 1820, che ha spinto numerosi scienziati a chiedersi se, in base ad un principio di simmetria, un campo magnetico può generare a sua volta delle correnti elettriche.
Primo esperimento
In un campo magnetico uniforme, una spira si muove di moto rettilineo uniforme con velocità V perpendicolare a B.Se la spira comincia a uscire dalla regione del campo magnetico, allora è percorsa da una corrente elettrica. Una volta uscita completamente, la corrente cessa rapidamente. Se riprende ad entrare, la corrente indotta ricompare, ma in verso opposto a quando usciva. Se la spira continua a muoversi, rimanendo tutta all'interno, non è percorsa da alcuna corrente elettrica. Da questo esperimento, possiamo concludere che si ha corrente indotta quando varia l'estensionemdella superficie attraversata dalle linee del campo magnetico B e, quindi, quando varia il numero di linee di forza che la attraversano
Secondo esperimento
In un campo magnetico uniforme B, una spira ruota con velocità angolare attorno ad un proprio asse perpendicolare ad un campo magnetico esterno. Se la spira ruota in senso orario, si genera una corrente elettrica, che cambia il proprio verso ogni mezzo giro di rotazione ed è per questo definita alternata; se la spira si ferma, la corrente cessa. Se si inverte il senso della rotazione della spira, si ha ancora produzione di corrente, ma con verso opposto. Con questo esperimento possiamo comprendere che si crea corrente indotta quando , con la variazione dell'orientameto della superficie rispetto a B, varia il numero di linee di forza del campo magnetico che attraversa la superficie.
Terzo esperimento
Un magnete si avvicina o si allontana con moto rettilineo uniforme a una bobina, connessa a un amperometro ma senza alcuna alimentazione. Se il magnete si avvicina alla bobina, si registra una corrente, che cessa quando il magnete si ferma. Se il magnete si allontana dalla bobina, si ha una corrente con verso opposto a quello precedente. In tutti questi tre casi possiamo individuare un elemento comune: il moto relativo tra il campo magnetico e il circuito elettrico. In questo esperimento, la corrente indotta è dovuta alla presenza di una variazione del campo magnetico B che attraversa la spira.
Quarto esperimento
Le spire di due bobine sono avvolte a un anello di materiale ferromagnetico.La prima bobina è collegata a un circuito primario P, in cui è presente un interruttore, mentre la seconda è collegata a un circuito secondario S, non alimentato. Quando il circuito primario è aperto, nel circuito secondario non c'è corrente e l'amperometro resta a zero. Quando l'interruttore si chiude, l'amperometro segna il passaggio di corrente nel secondo, per un breve periodo. Lo stesso accade se l'interruttore si apre, ma la corrente circola in senso opposto. Se viene rimosso l'anello, il fenomeno si verifica ugualmente, ma la corrente risulta molto più debole.
Conclusioni
L'origine della corrente indotta in un circuito è sempre riconducibile alla variazione del numero di linee di forza del campo magnetico B che attraversano la superficie delimitata dal circuito.
Il flusso del campo magnetico
Il flusso è una grandezza fisica scalare correlata al numero di linee di campo che attraversano una superficie.Esso è dato dal prodotto tra superficie, campo magnetico e coseno dell'angolo . Con il concetto do flusso, possiamo formulare il concetto di induzione elettromagnetica: in un circuito si genera una corrente elettrica quando, attraverso la superficie da esso delimitata, il flusso del campo elettrico varia nel tempo.
ΦB=B⃗⋅S⃗=B⋅S⋅cos(α)
La legge faraday-neumann
Una sbarra conduttrice in movimento in un campo magnetico si comporta come un generatore di forza elettrica. In questo caso si chiama forza elettrica indotta.Secondo questa legge, la forza elettromotrice è uguale al negativo del rapporto tra la variazione del flusso del campo magnetico e l'intervallo di tempo.
f.e.m.=−ΔΦ𝐵/Δ𝑡
La legge di lenz
Il verso della corrente indotta è tale da generare un campo magnetico che si oppone alla variazione di flusso che l'ha generata.L'avvicinamento di un magnete a una spira avviene attraverso avvicinamento del polo nord del magnete, aumento dell'intensità del campo magnetico, aumento del flusso del campo magnetico che attraversa la superficie della spira, dove si genera una corrente indotta di verso antiorario, che a sua volta genera un campo magnetico indotto, di verso opposto al campo magnetico.
I campi elettromagnetici
Il campo elettrico indotto
Un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico indotto. Vale anche viceversa. Se in un circuito fluisce una corrente, vuol dire che su ciascun elettrone di tale circuito, che inizialmente ha una velocità media nulla, agisce una forza elettrica indotta, e ciò significa che è in azione un campo elettrico indotto, che si ricava con il rapporto tra la forza elettrica indotta e la carica dell'elettrone.
Le onde elettromagnetiche
Le onde elettromagnetiche sono trasversali, perché le vibrazioni del campo elettrico e campo magnetico sono sempre perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda.Tra i moduli dei due campi nel vuoto vale la relazione: il campo elettrico è dato dal prodotto tra velocità della luce nel vuoto (3x10^8 m/s) e campo magnetico. L'onda trasversale per propagarsi non necessità di un mezzo elastico e quindi viaggia anche nel vuoto. Le variazioni dei vettori, che si ripetono regolarmente nel tempo, descrivono un sinusoide, cioé un tipo particolare di curva che costituisce la funzione seno.
L'induzione elettromagnetica
benny
Created on May 18, 2026
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L'induzione elettromagnetica
Introduzione
Le correnti indotte sono correnti elettriche generate da un campo magnetico. I quattro esperimenti nascono dalla scoperta di Oersted del 1820, che ha spinto numerosi scienziati a chiedersi se, in base ad un principio di simmetria, un campo magnetico può generare a sua volta delle correnti elettriche.
Primo esperimento
In un campo magnetico uniforme, una spira si muove di moto rettilineo uniforme con velocità V perpendicolare a B.Se la spira comincia a uscire dalla regione del campo magnetico, allora è percorsa da una corrente elettrica. Una volta uscita completamente, la corrente cessa rapidamente. Se riprende ad entrare, la corrente indotta ricompare, ma in verso opposto a quando usciva. Se la spira continua a muoversi, rimanendo tutta all'interno, non è percorsa da alcuna corrente elettrica. Da questo esperimento, possiamo concludere che si ha corrente indotta quando varia l'estensionemdella superficie attraversata dalle linee del campo magnetico B e, quindi, quando varia il numero di linee di forza che la attraversano
Secondo esperimento
In un campo magnetico uniforme B, una spira ruota con velocità angolare attorno ad un proprio asse perpendicolare ad un campo magnetico esterno. Se la spira ruota in senso orario, si genera una corrente elettrica, che cambia il proprio verso ogni mezzo giro di rotazione ed è per questo definita alternata; se la spira si ferma, la corrente cessa. Se si inverte il senso della rotazione della spira, si ha ancora produzione di corrente, ma con verso opposto. Con questo esperimento possiamo comprendere che si crea corrente indotta quando , con la variazione dell'orientameto della superficie rispetto a B, varia il numero di linee di forza del campo magnetico che attraversa la superficie.
Terzo esperimento
Un magnete si avvicina o si allontana con moto rettilineo uniforme a una bobina, connessa a un amperometro ma senza alcuna alimentazione. Se il magnete si avvicina alla bobina, si registra una corrente, che cessa quando il magnete si ferma. Se il magnete si allontana dalla bobina, si ha una corrente con verso opposto a quello precedente. In tutti questi tre casi possiamo individuare un elemento comune: il moto relativo tra il campo magnetico e il circuito elettrico. In questo esperimento, la corrente indotta è dovuta alla presenza di una variazione del campo magnetico B che attraversa la spira.
Quarto esperimento
Le spire di due bobine sono avvolte a un anello di materiale ferromagnetico.La prima bobina è collegata a un circuito primario P, in cui è presente un interruttore, mentre la seconda è collegata a un circuito secondario S, non alimentato. Quando il circuito primario è aperto, nel circuito secondario non c'è corrente e l'amperometro resta a zero. Quando l'interruttore si chiude, l'amperometro segna il passaggio di corrente nel secondo, per un breve periodo. Lo stesso accade se l'interruttore si apre, ma la corrente circola in senso opposto. Se viene rimosso l'anello, il fenomeno si verifica ugualmente, ma la corrente risulta molto più debole.
Conclusioni
L'origine della corrente indotta in un circuito è sempre riconducibile alla variazione del numero di linee di forza del campo magnetico B che attraversano la superficie delimitata dal circuito.
Il flusso del campo magnetico
Il flusso è una grandezza fisica scalare correlata al numero di linee di campo che attraversano una superficie.Esso è dato dal prodotto tra superficie, campo magnetico e coseno dell'angolo . Con il concetto do flusso, possiamo formulare il concetto di induzione elettromagnetica: in un circuito si genera una corrente elettrica quando, attraverso la superficie da esso delimitata, il flusso del campo elettrico varia nel tempo.
ΦB=B⃗⋅S⃗=B⋅S⋅cos(α)
La legge faraday-neumann
Una sbarra conduttrice in movimento in un campo magnetico si comporta come un generatore di forza elettrica. In questo caso si chiama forza elettrica indotta.Secondo questa legge, la forza elettromotrice è uguale al negativo del rapporto tra la variazione del flusso del campo magnetico e l'intervallo di tempo.
f.e.m.=−ΔΦ𝐵/Δ𝑡
La legge di lenz
Il verso della corrente indotta è tale da generare un campo magnetico che si oppone alla variazione di flusso che l'ha generata.L'avvicinamento di un magnete a una spira avviene attraverso avvicinamento del polo nord del magnete, aumento dell'intensità del campo magnetico, aumento del flusso del campo magnetico che attraversa la superficie della spira, dove si genera una corrente indotta di verso antiorario, che a sua volta genera un campo magnetico indotto, di verso opposto al campo magnetico.
I campi elettromagnetici
Il campo elettrico indotto
Un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico indotto. Vale anche viceversa. Se in un circuito fluisce una corrente, vuol dire che su ciascun elettrone di tale circuito, che inizialmente ha una velocità media nulla, agisce una forza elettrica indotta, e ciò significa che è in azione un campo elettrico indotto, che si ricava con il rapporto tra la forza elettrica indotta e la carica dell'elettrone.
Le onde elettromagnetiche
Le onde elettromagnetiche sono trasversali, perché le vibrazioni del campo elettrico e campo magnetico sono sempre perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda.Tra i moduli dei due campi nel vuoto vale la relazione: il campo elettrico è dato dal prodotto tra velocità della luce nel vuoto (3x10^8 m/s) e campo magnetico. L'onda trasversale per propagarsi non necessità di un mezzo elastico e quindi viaggia anche nel vuoto. Le variazioni dei vettori, che si ripetono regolarmente nel tempo, descrivono un sinusoide, cioé un tipo particolare di curva che costituisce la funzione seno.