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INDUZIONE ELETTROMAGNETICA: - Coggle Diagram
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA:
Le correnti indotte
Le correnti indotte sono correnti elettriche che si generano in un circuito quando il flusso del campo magnetico che attraversa il circuito stesso varia nel tempo. Queste correnti sono alla base del funzionamento di motori elettrici, generatori e molti altri dispositivi elettrici. La legge fondamentale dell'induzione elettromagnetica, scoperta da Faraday, descrive come il cambiamento nel flusso magnetico produca una corrente.
Quando un magnete si avvicina o si allontana da una bobina, si produce una corrente, detta corrente indotta. Se il magnete è fermo rispetto alla bobina, non si misura alcuna corrente. Quando il magnete si sposta rispetto alla bobina, l'amperometro segnala un passaggio di corrente. Se il magnete si allontana dalla bobina, il verso della corrente indotta cambia.
Fenomeno di induzione elettromagnetica
Il fenomeno di induzione elettromagnetica si verifica quando cambia il numero di linee di campo magnetico che attraversano una superficie delimitata dal circuito. Il verso della corrente indotta dipende dal movimento del magnete e dal suo polo che si avvicina o si allontana dalla bobina.
Primo esperimento di Faraday
Nel suo primo esperimento, Faraday mostrò che la corrente veniva indotta quando il campo magnetico variava. La corrente era prodotta dal cambiamento nel flusso magnetico, come accade quando si sposta un magnete o si cambia l'intensità della corrente in un filo. Questo dimostrava che la corrente non era causata dall'intensità del campo magnetico, ma dalla sua variazione.
Secondo esperimento di Faraday
Nel secondo esperimento, Faraday utilizzò un solenoide, dimostrando che la variazione della corrente nel solenoide induceva una corrente in un circuito vicino. Il solenoide agiva come una sorgente di un campo magnetico variabile che induceva una corrente nel circuito.
Terzo esperimento di Faraday
Nel terzo esperimento, Faraday esplorò come la velocità con cui il campo magnetico variava influenzasse la quantità di corrente indotta. Scoprì che una variazione più rapida del campo magnetico produceva una corrente maggiore.
Quarto esperimento di Faraday
Faraday utilizzò un anello di ferro nel quarto esperimento per aumentare il flusso magnetico attraverso un circuito. La corrente indotta dipendeva dalla variazione del flusso magnetico, e l'anello di ferro aumentava l'intensità del campo magnetico.
Conclusioni sull'origine della corrente indotta
Faraday concluse che la corrente indotta dipende dalla variazione del flusso magnetico, e non dalla sua intensità. La corrente è generata da un cambiamento nel flusso magnetico attraverso un circuito.
Il flusso del campo magnetico
Il flusso magnetico è la quantità di campo magnetico che attraversa una superficie e si calcola come il prodotto dell'intensità del campo magnetico e l'area della superficie. Il flusso magnetico può essere positivo, negativo o nullo, a seconda dell'orientamento del campo rispetto alla superficie. Una variazione nel flusso magnetico è ciò che induce una corrente.
La legge di Faraday-Neumann
La legge di Faraday-Neumann afferma che la forza elettromotrice (f.e.m.) indotta in un circuito è direttamente proporzionale alla velocità con cui il flusso magnetico cambia nel tempo
La legge di Lenz
La legge di Lenz stabilisce che la direzione della corrente indotta è tale da opporsi al cambiamento nel flusso magnetico che l'ha causata. Quando un polo nord di un magnete si avvicina a una bobina, la bobina genera un campo magnetico che oppone l'ingresso del polo nord, e viceversa. Questo fenomeno è una manifestazione del principio di conservazione dell'energia.
L'alternatore e la corrente alternata
Un alternatore è una macchina che trasforma energia meccanica in energia elettrica tramite induzione elettromagnetica, generando corrente alternata (AC). La corrente alternata cambia periodicamente direzione, ed è utilizzata per la trasmissione e distribuzione di energia elettrica.
Caratteristiche della corrente alternata
Frequenza: il numero di cicli di alternanza al secondo, misurata in hertz (Hz).
Ampiezza: il valore massimo della corrente durante un ciclo.
Forma d'onda: solitamente sinusoidale, con variazioni regolari tra valori positivi e negativi.
Il trasformatore statico
Il trasformatore è un dispositivo che modifica la tensione della corrente alternata. Esso utilizza l'induzione elettromagnetica per trasferire energia elettrica tra due circuiti. A seconda del rapporto di avvolgimenti, può aumentare (trasformatore elevatore) o diminuire (trasformatore abbassatore) la tensione, permettendo il trasporto di energia con alte tensioni e basse correnti per ridurre le perdite durante il trasporto.
L'energia elettrica
L'energia elettrica è una forma di energia che si manifesta quando un flusso di elettroni attraversa un conduttore. È prodotta principalmente tramite generatori, che utilizzano diverse fonti di energia come combustibili fossili, nucleare, idroelettrica, solare ed eolico.
La produzione: le centrali e il trasporto dell'energia elettrica
L'energia elettrica viene prodotta nelle centrali elettriche, dove l'energia meccanica (derivante da turbine azionate da vapore, acqua o vento) viene convertita in energia elettrica. Una volta prodotta, l'energia viene trasportata tramite linee di trasmissione ad alta tensione per ridurre le perdite. I trasformatori riducono la tensione per distribuire l'energia alle abitazioni e alle industrie.