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Elettromagnetismo: Campi magnetici, Creazione del campo magnetico, Magnetismo elementare

fisica




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Elettromagnetismo


Campi magnetici

Creazione del campo magnetico

Magnetismo elementare



Solenoide o avvolgimento

Linee di campo magnetico

Grandezze magnetiche

Unità di misura:


H= Intensità del campo magnetico

M= Permeabilità magnetica

B= Induzione magnetica = (M*H)


O/= Flusso magnetico = ( B * S * cos  f )


Cenni storici:


Ingegneri e fisici esecutori di prove ed osservazioni sull'elettromagnetismo:









Biot (Jean-Baptiste), fisico francese (1774 - 1862).

Nel 1820 determinò con Savart la nota legge di elettromagnetismo che determina l'andamento del campo magnetico in prossimità di un filo rettilineo percorso da una corrente di intensità costante.







Henry (Joseph), fisico americano (1797-1878).

Fu autore di numerose ricerche sull'elettromagnetismo. Gli fu universalmente riconosciuta la scoperta dell'autoinduzione (1832).





Legge generale dell'induzione elettromagnetica:


E' alla base del principio di funzionamento di gran parte delle macchine e

applicazioni elettriche (generatori, motori, trasduttori, ecc.) e prende anche

il nome di legge di Faraday-Neuman-Lenz. Essa dice che ogniqualvolta varia nel

tempo il flusso concatenato con un circuito elettrico, nel circuito elettrico

scaturisce una forza elettromotrice indotta di intensità proporzionale alla

velocità di variazione del flusso concatenato.

Il verso della f.e.m. è tale da opporsi alla variazione di flusso concatenato

che l'ha generata, ovvero se nel circuito, grazie alla e i , può circolare una

corrente essa avrà verso tale da dar luogo ad un campo magnetico concorde con

quello concatenato che sta variando se questi sta diminuendo, opposto se questi

sta aumentando.

Se il flusso concatenato che varia è quello dovuto alla induttanza stessa del

circuito elettrico, si parla di forza elettromotrice autoindotta.

Dove la prima espressione è da riferirsi ad una variazione di corrente mentre la

seconda è da riferirsi ad una variazione della forma o della posizione del

circuito.

Quale esempio consideriamo quello del circuito di figura, costituito da tre lati

indeformabili ed un lato MN di lunghezza l che può scorrere verticalmente.

Supponiamo che tale movimento avvenga senza attrito. Sia R la resistenza

complessiva de circuito. Il circuito sia concatenato con un campo magnetico di

induzione B uniforme, le cui linee di forza siano perpendicolari ed entranti nel

piano su cui giace il circuito. Si consideri il lato MN in movimento verso il

basso con una velocità costante ve . Se all'istante t la posizione occupata dal

lato in movimento è quella indicata a tratto pieno, dopo un intervallo di tempo

Dt , e quindi all'istante (t + Dt) , la posizione occupata sarà quella indicata

in tratteggio essendo lo spazio percorso Dx = ve·Dt . Nell'intervallo di tempo

Dt , a causa dell'aumento della superficie del circuito intersecata dalle linee

di campo magnetico, sarà aumentato il flusso concatenato di una quantità pari a

DFc = B·l·Dx e, quindi, per la legge generale della induzione elettromagnetica

si sarà sviluppata una f.e.m.

Il verso di tale f.e.m. dovrà essere tale da opporsi alla variazione di flusso

concatenato e, quindi, considerando che il flusso concatenato aumenta, la ei

dovrà tendere a far circolare una corrente da M verso N così che il flusso

generato da tale corrente si opponga a quello preesistente dovuto all'induzione

B . Molto semplicemente il verso della f.e.m. si può determinare con la regola

delle tre dita della mano destra, orientate a formare una terna cartesiana

ortogonale ( col pollice nel verso della velocità del conduttore rispetto al

campo, l'indice nel verso dell'induzione magnetica, il medio nel verso della

f.e.m.).



Disegni illusrtativi riguardanti i flussi magnetici:


Galvanometro collegato ad un solenoide con all'interno un magnete mobile.




 

Solenoide

 
-

 


Magnete
 

  in assenza di correnti

 



















Solenoide                                              Magnete fermo



= in presenza di correnti

 







Solenoide Magnete in movimento





Rappresentazione graficadi un campo magnetico





Principio della Mutua induzione:


Si intende un rapporto tra due grandezze variabili. Nel disegno in sovraimpressione sono rappresentati due avvolgimenti o solenoidi che si influenzano vicendevolmente.

Qund entrambi sono attraversati da un corrente ( I ) nello spazzio che intercorre tra gli stessi si viene a creare un flusso magnetico ( F ), da qui scaturisce il principio di mutua induzione.


L

 

L

 

F

 

I

 

I

 

 

















Corrente variabile

 

Flusso

induttanza

 
A O/ = L1 * I1 O/ = M * I1





Coefficiente di mutua induzione

 







B

O/ = L2 * I2 O/ = M * I2





La M nel caso A e Nel caso B rimane invariata


E1=d * L1 * I1 / dt

E21=d * M *I1 / dt

  • E2 =d * L2 * I2 / dt
  • E12 =d * M * I2 / dt

Principio della forza elettrodinamica:


Su di un conduttore percorso da corrente ed immerso in un campo magnetico agisce una forza:



F = B * L * I * sen f



Forza di natura ellettro dinamica


I2

 

F

 

F

 

I2

 

I1

 

I2

 

F

 

F

 



Possiamo notare che quando l'intensità di corrente di due conduttori si dirige nello stesso verso essi automaticamente si attraggono mentre nel caso contrario si respingono.



F = K * I1 * I2






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