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Il campo magnetico (L’induzione elettromagnetica:Una corrente elettrica…
Il campo magnetico
L’induzione elettromagnetica:Una corrente elettrica genera un campo magnetico. Un campo magnetico può generare una corrente? Si, in un circuito senza generatori può circolare corrente.
La corrente indotta
Il campo magnetico all'interno della bobina diventa più intenso se la calamita si avvicina e viceversa;
un campo magnetico che varia genera una corrente indotta: il fenomeno si chiama induzione elettromagnetica (e.m.).
Un altro modo di generare un B variabile è un circuito con una resistenza variabile R, nel quale la corrente i e quindi il campo magnetico aumenta (R piccola) o diminuisce (R grande)
Mettiamo vicino al circuito senza batteria (circuito indotto) un secondo circuito in cui varia l'intensità di corrente (circuito induttore):
Quando varia il campo magnetico esterno ad un circuito, in questo si genera una corrente indotta.Il contagiri di un'automobile funziona basandosi sull'induzione e.m.: un magnete è fissato sull'albero motore, che, ruotando su se stesso, avvicina e allontana il magnete da una spira.Il microprocessore elabora il segnale elettrico nella spira e determina il numero di giri dell'albero.
Il ruolo del flusso del campo magnetico:Gli esperimenti mostrano che la corrente indotta dipende da tre grandezze:
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Si ha corrente indotta quando varia il flusso del campo magnetico attraverso l'area che ha come contorno il circuito.
Infatti, ricordando che, per B costante, è
La variazione del flusso di B dipende proprio: dalla variazione di B, dalla superficie S e dall'orientamento di essa
(l'angolo α).
Legge di Faraday-Neumann:Faraday nel 1831 scoprì che in un circuito elettrico si generano correnti elettriche quando esso è immerso in un campo magnetico il cui flusso varia nel tempo.
Questo fenomeno è detto induzione elettromagnetica ed è descritto dall'equazione di Faraday-Neumann, che collega la forza elettromotrice indotta in un circuito elettrico alla variazione di flusso attraverso la superficie delimitata dal circuito.
La legge dice:
la forza elettromotrice indotta in un circuito è uguale al rapporto, cambiato di segno, tra la variazione del flusso del campo magnetico attraverso il circuito, in un intervallo di tempo Δt, e Δt stesso.
L'espressione della legge di Faraday-Neumann ΔΦ/Δt rappresenta la rapidità con cui varia il flusso di B;
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conoscendo la resistenza R del circuito possiamo calcolare il valore della corrente indotta:
Le chitarre elettriche funzionano basandosi sulle correnti indotte:
la corda è magnetizzata, perciò oscillando crea un campo magnetico variabile che induce corrente nella bobina. Il segnale elettrico, che riproduce il movimento della corda, viene inviato all'amplificatore e genera il suono.
La legge di lenz
Quando una calamita si avvicina ad un circuito, il campo B nella zona del circuito aumenta;
la variazione di flusso ΔΦ genera una corrente indotta, che a sua volta genera un campo magnetico indotto.
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IL VERSO: la corrente indotta deve circolare secondo la legge di Lenz:
il verso della corrente indotta è sempre tale da opporsi alla variazione di flusso che la genera.
Esperimento di Oersted
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Quindi un filo percorso da corrente genera un campo magnetico
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Le forze agenti tra magneti si descrivono introducendo il campo magnetico, B, che ogni magnete genera nello spazio circostante.
Sulla Terra è presente il campo magnetico terrestre, che fa orientare gli aghi magnetici:
il polo Nord magnetico (vicino a quello geografico) dovrebbe essere un polo sud, perché attira i poli nord di tutte le bussole;
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Utilizzando un magnetino di prova (ago), che non perturbi il sistema, definiamo in ogni punto: - la direzione del campo magnetico, come la retta che unisce i poli nord e sud dell'ago; - il verso come quello che va dal polo sud al polo nord del magnete di prova.
Le linee di campo: mettendo della limatura di ferro vicino ad una calamita, possiamo visualizzare il campo magnetico
Le linee di campo magnetico si tracciano mettendo l'ago in vari punti, distanti tra loro Δs, e poi facendo tendere Δs a zero.
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Esperimento di Faraday
Nel 1821 faraday scopri che un filo percorso da corrente in un campo magnetico subisce una forza
Le esperienze di Oersted e di Faraday mostrano una relazione tra correnti elettriche e campo magnetico una corrente elettrica genera un campo magnetico:un filo percorso da corrente risente della forza di un campo magnetico. Dunque tra due fili percorsi da corrente c'è una forza, dovuta all‘effetto dei due campi prodotti dai fili.
Esperimento di Ampère
La verifica sperimentale del fenomeno fu fatta da A.M. Ampère subito dopo l'esperimento di Oersted:
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