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Elena Sassi » 4.Spunti per interventi sull'induzione elettromagnetica I


Perché l’induzione elettromagnetica?

  • Argomento percepito come “difficile”
    • Trattato nel triennio della scuola secondaria superiore spesso qualitativamente. Persistenti difficoltà: verso della corrente indotta, da cosa esso dipenda e come si relaziona con il campo B inducente
  • Numerose applicazioni nel quotidiano
    • Esempi sono: antenne, piastre per cucine, salvavita, chitarra elettrica, lettori di cassette magnetiche, microfoni, hard disk, medicina, ecc…

Consegna 1

Indica altri esempi di applicazione dell’induzione e.m.

Moto di un magnete in avvicinamento ad una spira e linee di campo magnetico indotto

Moto di un magnete in avvicinamento ad una spira e linee di campo magnetico indotto


Induzione e.m.

Evidenze sperimentali: Moto relativo magnete-spira

  • Un magnete si avvicina ad una spira conduttrice collegata ad un amperometro
  • Lo strumento indica una corrente indotta nella spira
Moto di un magnete in allontanamento da una spira e linee di campo magnetico indotto

Moto di un magnete in allontanamento da una spira e linee di campo magnetico indotto


Induzione e.m.

Evidenze sperimentali: Moto relativo magnete-spira

  • Un magnete si allontana dalla spira conduttrice, l’amperometro indica una corrente indotta nella spira, in verso opposto rispetto al caso precedente
  • Invertire il verso del moto del magnete produce un cambiamento del verso della corrente indotta
  • Lo stesso accade quando il magnete è fermo e la spira si muove rispetto ad esso

Induzione e.m.

Evidenze sperimentali: Moto relativo magnete-spira

  1. Magnete si avvicina a spira conduttrice
  2. Magnete si allontana da spira conduttrice

Finché dura il moto c’è corrente indotta nella spira, con versi opposti per avvicinamento/allontanamento

Magnete che si avvicina a spira conduttrice

Magnete che si avvicina a spira conduttrice

Magnete che si allontana da spira conduttrice

Magnete che si allontana da spira conduttrice


Induzione e.m.

Evidenze sperimentali: Moto magnete-solenoide

  • Un magnete permanente è introdotto in ed estratto ripetutamente da un solenoide collegato con un galvanometro a zero centrale.
  • L’indice dello strumento, fin quando il magnete è in moto, si sposta, indica corrente, in un verso o nell’altro a seconda che il magnete entri o esca dal solenoide.
Esperimento per osservare correnti indotte

Esperimento per osservare correnti indotte


Induzione e.m.

Magneti e spire in moto relativo

  • Quando un magnete si avvicina verso (allontana da) una spira conduttrice, si genera una variazione nel tempo del flusso Φ del campo di induzione magnetica B attraverso la spira e ciò provoca una corrente indotta I nella spira.
  • Questa corrente indotta produce a sua volta un campo d’induzione magnetica Bi.
  • La variazione di flusso di questo campo indotto si oppone alla variazione di flusso del campo inducente che ha generato la corrente indotta.

Flusso del campo di induzione magnetica B

  • Data una linea chiusa γ, si consideri una superficie qualunque S avente γ come contorno: il flusso del vettore campo di induzione magnetica B attraverso la superficie S è dato da Φγ(B).
  • n è il versore normale all’elemento dS di superficie. Il flusso è indipendente dalla particolare superficie S considerata (purché abbia γ come contorno) poiché B è solenoidale (divB=0)
Flusso del vettore campo di induzione magnetica B

Flusso del vettore campo di induzione magnetica B


Formalizzazione della legge di Faraday

Quando il flusso del campo di induzione magnetica B concatenato ad una spira o un circuito γ varia con il tempo, si genera nella spira o nel circuito una f.e.m. εi indotta uguale, istante per istante, alla derivata del flusso del campo rispetto al tempo cambiata di segno.

Legge di Faraday

Legge di Faraday


Induzione e.m.

Evidenze sperimentali: Solenoide e spira fermi tra loro

  • Una spira è ferma di fronte ad un solenoide, in cui circola corrente quando è chiuso l’interruttore del suo circuito di alimentazione.
  • Una corrente indotta circola nella spira SOLO quando l’interruttore viene chiuso oppure aperto, cioè quando si genera una variazione del flusso del campo B generato dal solenoide attraverso la spira.
  • Non c’è corrente indotta quando il campo B è costante nel tempo.
Schemi di esperimenti per evidenziare correnti indotte

Schemi di esperimenti per evidenziare correnti indotte


Induzione e.m.

Verso della corrente indotta nel calcolo di Φ(B)

NON dipende dal verso della normale alla spira o al circuito.

  • Per convincersene si può:
    • decidere arbitrariamente un verso di percorrenza della spira e la corrispondente normale positiva;
    • analizzare la variazione di flusso nel caso in studio e determinare il verso della corrente indotta;
    • cambiare il verso di percorrenza della spira e quindi la normale positiva e ripetere.

Occorre trovare risultati coerenti.

Verso della corrente indotta

Verso della corrente indotta


I materiali di supporto della lezione

Halliday D., Resnick R., Walker J. Fondamenti di Fisica. Milano: Casa Editrice Ambrosiana

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