Il induzione elettromagnetica È definita come l'induzione di una forza elettromotrice (tensione) in un mezzo o corpo vicino a causa della presenza di un campo magnetico variabile. Questo fenomeno fu scoperto dal fisico e chimico britannico Michael Faraday, durante l'anno 1831, attraverso la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica..
Faraday ha effettuato prove sperimentali con un magnete permanente circondato da una bobina di filo e ha osservato l'induzione di una tensione su detta bobina e la circolazione di una corrente sottostante.
Questa legge afferma che la tensione indotta su un anello chiuso è direttamente proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico mentre attraversa una superficie, rispetto al tempo. Pertanto, è possibile indurre la presenza di una differenza di tensione (tensione) su un corpo adiacente a causa dell'influenza di campi magnetici variabili..
A sua volta, questa tensione indotta dà luogo alla circolazione di una corrente corrispondente alla tensione indotta e all'impedenza dell'oggetto di analisi. Questo fenomeno è il principio di azione dei sistemi di alimentazione e dei dispositivi di uso quotidiano, quali: motori, generatori e trasformatori elettrici, forni a induzione, induttori, batterie, ecc..
Indice articolo
L'induzione elettromagnetica osservata da Faraday è stata condivisa con il mondo della scienza attraverso modelli matematici che consentono di replicare questo tipo di fenomeno e di prevederne il comportamento..
Per calcolare i parametri elettrici (tensione, corrente) associati al fenomeno dell'induzione elettromagnetica, è necessario innanzitutto definire quale sia il valore dell'induzione magnetica, attualmente noto come campo magnetico..
Per sapere qual è il flusso magnetico che attraversa una certa superficie, è necessario calcolare il prodotto dell'induzione magnetica per detta area. A) Sì:
Dove:
Φ: flusso magnetico [Wb]
B: induzione magnetica [T]
S: superficie [mDue]
La legge di Faraday indica che la forza elettromotrice che viene indotta sui corpi vicini è data dalla velocità di variazione del flusso magnetico rispetto al tempo, come di seguito dettagliato:
Dove:
ε: forza elettromotrice [V]
Sostituendo il valore del flusso magnetico nell'espressione precedente, abbiamo quanto segue:
Se si applicano integrali ad entrambi i lati dell'equazione per delimitare una traiettoria finita per l'area associata al flusso magnetico, si ottiene un'approssimazione più precisa del calcolo richiesto..
Inoltre, anche il calcolo della forza elettromotrice in un circuito chiuso è limitato in questo modo. Pertanto, quando si applica l'integrazione a entrambi i lati dell'equazione, si ottiene che:
L'induzione magnetica viene misurata nel Sistema internazionale di unità (SI) in Tesla. Questa unità di misura è rappresentata dalla lettera T e corrisponde all'insieme delle seguenti unità di base.
Un tesla è equivalente all'induzione magnetica uniforme che produce un flusso magnetico di 1 weber su una superficie di un metro quadrato..
Secondo il sistema di unità cegesimale (CGS), l'unità di misura dell'induzione magnetica è il gauss. La relazione di equivalenza tra entrambe le unità è la seguente:
1 tesla = 10.000 gauss
L'unità di misura dell'induzione magnetica prende il nome dall'ingegnere, fisico e inventore serbo-croato Nikola Tesla. È stato chiamato in questo modo a metà degli anni '60..
Si chiama induzione perché non c'è connessione fisica tra gli elementi primari e secondari; di conseguenza, tutto avviene attraverso connessioni indirette e intangibili.
Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica si verifica data l'interazione delle linee di forza di un campo magnetico variabile sugli elettroni liberi di un vicino elemento conduttore.
Per questo, l'oggetto o il mezzo su cui avviene l'induzione deve essere disposto perpendicolarmente alle linee di forza del campo magnetico. In questo modo, la forza esercitata sugli elettroni liberi è maggiore e, di conseguenza, l'induzione elettromagnetica è molto più forte..
A sua volta, la direzione di circolazione della corrente indotta è data dalla direzione data dalle linee di forza del campo magnetico variabile.
D'altra parte, ci sono tre metodi attraverso i quali il flusso del campo magnetico può essere variato per indurre una forza elettromotrice su un corpo o un oggetto vicino:
1- Modificare il modulo del campo magnetico, tramite variazioni dell'intensità del flusso.
2- Modificare l'angolo tra il campo magnetico e la superficie.
3- Modificare la dimensione della superficie intrinseca.
Quindi, una volta modificato un campo magnetico, viene indotta nell'oggetto vicino una forza elettromotrice che, a seconda della resistenza alla circolazione di corrente che possiede (impedenza), produrrà una corrente indotta.
In quest'ordine di idee, la proporzione di detta corrente indotta sarà maggiore o minore della corrente primaria, a seconda della configurazione fisica del sistema..
Il principio dell'induzione elettromagnetica è il fondamento operativo dei trasformatori di tensione elettrica.
Il rapporto di trasformazione di un trasformatore di tensione (step-down o step-up) è dato dal numero di avvolgimenti che ogni avvolgimento del trasformatore ha.
Pertanto, a seconda del numero di bobine, la tensione nel secondario può essere maggiore (trasformatore elevatore) o inferiore (trasformatore elevatore), a seconda dell'applicazione all'interno del sistema elettrico interconnesso..
Allo stesso modo, anche le turbine che generano elettricità nei centri idroelettrici funzionano grazie all'induzione elettromagnetica..
In questo caso, le pale della turbina mobilitano l'asse di rotazione che si trova tra la turbina e il generatore. Questo si traduce quindi nella mobilizzazione del rotore.
A sua volta, il rotore è costituito da una serie di avvolgimenti che, in movimento, danno luogo ad un campo magnetico variabile..
Quest'ultimo induce una forza elettromotrice nello statore del generatore, che è collegato ad un sistema che permette di trasportare in linea l'energia generata durante il processo.
Attraverso i due esempi sopra riportati, è possibile rilevare come l'induzione elettromagnetica faccia parte della nostra vita nelle applicazioni elementari della vita quotidiana..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.