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Elena Sassi » 6.Autoinduzione, mutua induzione e principali applicazioni dell'induzione e.m.


Auto Induzione

Una corrente i variabile nel tempo, che circola in una bobina, crea un campo induzione magnetica B variabile nel tempo e quindi una FEM indotta εi nella bobina i cui effetti tendono a contrastare la causa che ha prodotto la FEM indotta.

Il fenomeno è quello dell’auto-induzione, illustrato in figura, dove L è il coefficiente di autoinduzione della bobina, detto anche induttanza.

Espressione della FEM indotta in una bobina di induttanza L

Espressione della FEM indotta in una bobina di induttanza L


Auto Induzione

La FEM indotta nella bobina può anche esprimersi come in fig. 1, dove:

Φ è il flusso del campo induzione magnetica B attraverso l’area di una spira della bobina, N il numero delle spire, come indicato in fig. 2.

L’induttanza L è una misura del flusso del campo di induzione magnetica (per unità di corrente) concatenato alla bobina.

Fig1. Espressione della FEM indotta in una bobina di N spire

Fig1. Espressione della FEM indotta in una bobina di N spire

Fig.2. Espressione della FEM indotta in una bobina

Fig.2. Espressione della FEM indotta in una bobina


Mutua Induzione

Fenomeno che accade quando una corrente variabile i1 circola in una bobina L1 ed induce una FEM indotta ε2 in una bobina L2 che si trova nelle vicinanze

La FEM indotta in una delle bobine è proporzionale alla variazione di corrente nell’altra, come indicato in figura.

Espressione della FEM indotta in una bobina (2) a causa della variazione di flusso del campo di induzione magnetica in una bobina vicina (1)

Espressione della FEM indotta in una bobina (2) a causa della variazione di flusso del campo di induzione magnetica in una bobina vicina (1)


Mutua Induzione

ML1→L2 (ML2→L1) è il coefficiente di mutua induzione della bobina L2 (L1) dovuta alla corrente i1 (i2) nella bobina L1 (L2)

I trasformatori sfruttano la mutua induzione per trasformare tensioni alternate prodotte nelle centrali elettriche in tensioni adatte per la distribuzione.

Espressioni dei coefficienti di mutua induzione di due bobine

Espressioni dei coefficienti di mutua induzione di due bobine


Applicazione 1: Antenna Radio

Il campo B del segnale e.m. è variabile e provoca una variazione di flusso e genera nella bobina dell’antenna generando una f.e.m. proporzionale al segnale ricevuto.

Esempio di antenna

Esempio di antenna


Applicazione 2: Piastra ad induzione

La variazione di flusso del campo B nella base della piastra genera una f.e.m. che fa circolare corrente nella pentola di metallo che si riscalda per effetto Joule.

Schema di una piastra ad induzione

Schema di una piastra ad induzione


Applicazione 3: Interruttore salvavita

All’interno di un anello di ferrite su cui è avvolta una bobina sonda è confinato un campo induzione magnetica B il cui valore, in condizioni di funzionamento normale, è nullo.

Se, per una malfunzionamento di un elettrodomestico, la corrente che da esso va all’interruttore cambia improvvisamente, allora anche il valore di B cambia e la f.e.m. così indotta nella bobina sonda aziona un interruttore che interrompe il flusso di corrente nell’elettrodomestico.

Esempio di malfunzionamento di un elettrodomestico

Esempio di malfunzionamento di un elettrodomestico

Schema di salvavita per elettrodomestico

Schema di salvavita per elettrodomestico


Applicazione 4: Chitarra elettrica

Le vibrazioni delle corde “pizzicate” sono rilevate da appositi trasduttori formati da bobine fisse avvolte intorno a piccoli magneti cilindrici posti vicino alle corde.

Il moto delle corde di metallo determina una variazione del flusso del campo magnetico attraverso le bobine e quindi una variazione della corrente indotta nelle spire che viene trasmessa all’amplificatore per ottenere una varietà di suoni.

Schema di corda di chitarra elettrica e pick up

Schema di corda di chitarra elettrica e pick up


Applicazione 5: Testina di un lettore di cassette

Il moto del nucleo di ferro magnetizzato causa una variazione di flusso del campo B attraverso la bobina di lettura. La f.e.m. in essa indotta è quindi inviata al circuito amplificatore.

Schema di funzionamento della testina di lettore di cassette

Schema di funzionamento della testina di lettore di cassette


Applicazione 6: Microfono a membrana

Le variazioni di pressione dell’aria fanno vibrare una membrana solidale ad una bobina avvolta intorno ad una magnete, provocando variazioni di flusso di B. La f.e.m. indotta nella bobina è inviata all’amplificatore.

Schema di funzionamento di un microfono a membrana

Schema di funzionamento di un microfono a membrana


Applicazione 7: Controllo cardiaco

In una bobina che circonda il torace ed in cui circola corrente, l’area delle spire cambia a causa della espansione e contrazione del torace dovute al respiro. Si genera quindi una corrente indotta.

Se il respiro si interrompe, la corrente indotta si annulla e suona un allarme.

Circuito di controllo cardiaco

Circuito di controllo cardiaco


Indice immagini

Le immagini nelle slide 1 e 2 sono tratte dal testo Halliday-Resnick-Walker.

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