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Una corrente elettrica costante o variabile genera rispettivamente fenomeni magnetici costanti o variabili; viceversa soltanto fenomeni magnetici variabili possono generare correnti elettriche.
A questo risultato arrivò Faraday nel 1831, 11 anni dopo l'esperienza di Oersted. La legge fu definita matematicamente da Neumann (1845), mentre Lenz (1834) aggiunse il segno negativo; anche Henry, negli USA pervenne agli stessi risultati ( anche se non pubblicò ufficialmente le sue scoperte) segno che la comunità scientifica era matura per simili scoperte.
Due esperienze condotte da Faraday sono fondamentali per comprendere il fenomeno:
Prima esperienza. Su un anello di ferro si avvolgono due bobine isolate elettricamente tra loro: la prima, avvolgimento primario, si alimenta con una batteria ed un interruttore, la seconda, avvolgimento secondario, è chiusa su un milliamperometro. Durante la chiusura o l'apertura dell'interruttore sul primario, lo strumento sul secondario indica passaggio di corrente e in verso opposto nei due casi di apertura e chiusura!, e soltanto per un breve intervallo di tempo! Il nucleo di ferro non è essenziale, ma serve soltanto ad intensificare l'effetto.
Seconda esperienza. Si dispone di una bobina chiusa su un milliamperometro e un magnete: durante il loro moto relativo, sulla bobina si produce corrente; questa corrente e' di segno opposto nei due casi di allontanamento e avvicinamento.
LEGGE DELL'INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
Consideriamo una spira immersa in un campo magnetico e calcoliamo il flusso di B attraverso la spira.
Risulta Φ=B*S*cos α con α angolo tra il vettore B e la normale alla superficie.
Il flusso di B si misura in weber [Wb]
La legge dell' induzione elettromagnetica afferma che nella spira si genera una forza contro elettromotrice (una tensione), e una corrente se la spira è chiusa, solo in presenza di variazioni del flusso di B
e(t) = - ΔΦ/Δt
Dalla definizione di Φ si deduce che per ottenere una ΔΦ si può variare:
B: bisogna creare un campo magnetico di intensita' variabile
S: bisogna variare la superficie della spira, poco pratico (conduttore mobile o uscita della spira dal campo uniforme)
cos α: è la via seguita per le applicazioni industriali ed è ottenuta tramite rotazione relativa tra la spira e il vettore B.
Il segno negativo indica che la corrente dovuta alla tensione indotta genera a sua volta effetti magnetici che si oppongono alla causa iniziale che ha generato ΔΦ. Non potrebbe essere diversamente, altrimenti si innescherebbe una meccanismo di reazione positiva energeticamente impossibile.
E così ad es. se la causa è un avvicinamento tra una spira ed un magnete si crea una forza di repulsione, mentre se è un allontanamento si crea una forza di attrazione.
La seguente trattazione spiega in modo chiaro questi concetti.
http://www.phys.uniroma1.it/fisica/sites/default/files/file_PLS/induzione_em_lacava.pdf
Una esperienza interessante è quella del tubo di alluminio (conduttore paramagnetico) all'interno del quale si fa cadere contemporaneamente un magnete e un materiale non magnetico, ad es. una gomma: la gomma arriverà in anticipo.
Le correnti indotte nel tubo (immagina di affettare il tubo in tante spire interessate da un flusso variabile a causa dell'avvicinamento e dell'allontanamento del magnete...) generano campi magnetici che si oppongono alla discesa!
Guardando dentro il tubo si vede chiaramente una sorta di levitazione!
Lo stesso esperimento si può condurre su due piani inclinati, uno metallico (ad es. rame) e l'altro no (ad es. legno)
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