ELETTROMAGNETISMO
Un campo magnetico con le sue linee di forza, può essere generato anche per via elettrica.
M
ELETTROMAGNETISMO
Un circuito elettromagnetico è un insieme opportunamente coordinato di materiali, avente lo scopo di stabilire un
determinato andamento (o percorso) del flusso magnetico indotto Φ generato da una adeguata
f.m.m. (forza magneto motrice)
ELETTROMAGNETISMO
Quando una corrente elettrica I percorre un conduttore, crea nello spazio circostante un campo magnetico con linee di forza circolari e concentriche al conduttore.
M
La direzione delle linee di forza dipende dalla direzione della corrente e può essere determinata per la regola della mano destra.
ELETTROMAGNETISMO
Regola del cavatappi (o di Maxwell):
le linee di forza hanno un verso corrispondente alla rotazione di un cavatappi che avanza nella direzione della corrente.
M
Maggiore è la corrente che attraversa il conduttore,
più forte è il campo magnetico.
Spira
In una spira nella parte interna le linee di forza hanno verso concorde.
In modo tale che il campo entra da una parte della spira ed esce dall’altra come un magnete
M
Solenoide
Un solenoide è composto da più spire una accanto all’altra, se percorse dalla stessa corrente nello stesso senso vedremo che nelle spire si
manifestano le polarità N-S e come se fossero tanti magnetini.
Solenoide
Il risultato finale che nel solenoide si forma un unico magnete con le polarità N e S
M
La principale caratteristica è che le sue polarità sono dettate dal verso della corrente.
Solenoide = elettromagnete
Se all’interno del solenoide di pone un nucleo di ferro, esso si magnetizza con le polarità corrispondenti a quelle del solenoide
Si ottiene un magnete temporaneo molto intenso che viene chiamato elettromagnete
Grandezze del campo magnetico
La causa del fenomeno magnetico è data dalla forza magnetica o intensità del campo magnetico (simbolo H) che provoca una modifica
delle caratteristiche dello spazio circostante.
La forza magnetica
Il solenoide percorso da corrente produce un campo magnetico
H = NI
Asp/cmℓ
La forza magnetica
In un conduttore rettilineo (le linee di forza hanno verso circolare) è dettata dal rapporto della corrente che percorre il conduttore e la distanza dal conduttore
M
L’induzione magnetica (B)
La densità del flusso magnetico è definita come il flusso magnetico che passa normalmente per unità di area
L’induzione magnetica (B)
M
B= Φ/S (Wb/m²)
Il flusso Ф
Φ=B·S (Wb)
Tensione magnetica o Forza magnetomotrice
(f.m.m.)
La permeabilità magnetica è il coefficiente di proporzionalità che dipende dalla natura del materiale entro la quale si sviluppa il campo
magnetico.
Permeabilità Magnetica
μ (henry/metro)
La permeabilità magnetica assoluta
μ = B/H
(henry/metro)è una grandezza fisica che esprime l'attitudine del materiale a magnetizzarsi in presenza di un campo magnetico.
M
La permeabilità magnetica relativa μr
si definisce permeabilità magnetica relativa, e viene indicato con μr, il rapporto tra la permeabilità assoluta di un mezzo e la permeabilità
magnetica μ0 del vuoto: μr = μ/μ0.
Autoinduzione
La variazione della corrente in un circuito elettrico genera una forza elettromotrice indotta nel circuito stesso.
Questo fenomeno, che si chiama autoinduzione
Bobina
All'interno della bobina percorsa da corrente si crea un campo magnetico B uniforme.
Bobina
Una singola bobina, però, può fungere sia da circuito
induttore che da circuito indotto
Mutua induzione
Due conduttori si dicono magneticamente accoppiati quando il flusso prodotto dalla corrente che percorre uno dei due conduttori si
concatena, almeno in parte, con l’altro conduttore.
Mutua induzione
M
Il conduttore che produce il flusso si chiama; primario o
induttore, l’altro secondario o indotto, al variare l’intensità di corrente nel primario nel secondario varia il flusso concatenato
(ΦC
2) ed in esso si produce una f.e.m. che prende il nome di
f.e.m. di mutua induzione ed è espressa con la relazione:
Mutua induzione
Il conduttore che produce il flusso si chiama; primario o
induttore, l’altro secondario o indotto, al variare l’intensità di corrente nel primario nel secondario varia il flusso concatenato
(ΦC
2) ed in esso si produce una f.e.m. che prende il nome di f.e.m. di mutua induzione ed è espressa con la relazione:
e
2M =∆Ф
c2∆
tMutua induzione
M
al fine di poter esprimere il valore della f.e.m. di mutua induzione in funzione della variazione di corrente introduciamo il coefficiente di
mutua induzione o mutua riluttanza, lo si indica con il simbolo M;
M
=N
2 x∆Ф
c2∆
tProcesso di isteresi magnetica
Il ciclo di isteresi magnetica
descrive bene le proprietà delle sostanze ferromagnetiche
Processo di isteresi magnetica
Il ciclo di isteresi magnetica si rilevano dall’andamento delle curve che mettono in relazione la forza magnetizzante H e la densità del flusso B
Processo di isteresi magnetica
Alimentando un solenoide avvolto su un cilindro ferromagnetico, e variando la resistenza noteremo che nel l’andamento del tratto OP non è proprio una retta.
Al punto P (valore di saturazione) il grafico tende ad assumere un valore costante (tutti i momenti magnetici all’interno del materiale sono orientati)
o
P
Processo di isteresi magnetica
Il Valore di densità magnetica massima Bm al punto P di saturazione sarà
o
P r
Bm
M
Processo di isteresi magnetica (materiali ferromagnetici)
Br = Induzione residua Hc = Forza coercitiva.
Processo di isteresi magnetica (materiali ferromagnetici)
• L’area ricavato dal ciclo d’isterisi corrisponde all’energia persa sotto forma di calore.
• Infatti, sottoponendo un materiale
ferromagnetico a una f.m.m. variabile, vedremo che il materiale si riscalderà.
• Per limitare le perdite per isteresi occorre
utilizzare materiali ferromagnetici con un area del ciclo più piccola possibile.
M
Solenoide = Induttanza
Induttanza
Un bipolo caratterizzato dal parametro chiamato induttanza viene denominato induttore.
Un tipico induttore è una bobina elettrica di N spire avvolte su un nucleo.
A fronte di una corrente I nasce un campo magnetico le cui linee di forza si concatenano con le spire della bobina
Si definisce l’induttanza come :
M
