Induzione elettromagnetica

L'aspetto nell'induzione dell'EMF del conduttore

Se metti campo magnetico filo e spostarlo in modo che attraversi le linee del campo mentre si muove, quindi il filo avrà forza elettromotivaChiamato induzione EMF.

Nel conduttore si verificherà un campo elettromagnetico di induzione anche se il conduttore stesso rimane fermo e il campo magnetico si muoverà, attraversando il conduttore con le sue linee di forza.

Se il conduttore in cui viene indotto l'EMF di induzione è chiuso a qualsiasi circuito esterno, allora sotto l'azione di questo EMF una corrente scorrerà attraverso il circuito, il cosiddetto corrente di induzione.

Il fenomeno dell'induzione EMF in un conduttore quando attraversa le sue linee di campo magnetico è chiamato induzione elettromagnetica.

L'induzione elettromagnetica è il processo inverso, cioè la conversione di energia meccanica in energia elettrica.

Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica è ampiamente utilizzato in ingegnere elettrico… Il dispositivo di varie macchine elettriche si basa sul suo utilizzo.

L'entità e la direzione dell'induzione EMF

Consideriamo ora quale sarà l'ampiezza e la direzione dell'EMF indotto nel conduttore.

L'entità dell'EMF di induzione dipende dal numero di linee di forza che attraversano il filo per unità di tempo, cioè dalla velocità del movimento del filo nel campo.

L'entità dell'EMF indotto è direttamente proporzionale alla velocità di movimento del conduttore in un campo magnetico.

L'entità dell'EMF indotto dipende anche dalla lunghezza di quella porzione di filo attraversata dalle linee di campo. Maggiore è la porzione di conduttore attraversata dalle linee di campo, maggiore è la fem indotta nel conduttore. Infine, più forte è il campo magnetico, cioè maggiore è la sua induzione, maggiore è l'EMF nel conduttore che attraversa questo campo.

Pertanto, il valore EMF di un'induzione che si verifica in un conduttore quando si muove in un campo magnetico è direttamente proporzionale all'induzione del campo magnetico, alla lunghezza del conduttore e alla velocità del suo movimento.

Questa dipendenza è espressa dalla formula E = Blv,

dove E è l'EMF di induzione; B — induzione magnetica; I è la lunghezza del filo; v è la velocità del filo.

Va ricordato con fermezza che in un conduttore che si muove in un campo magnetico, l'EMF di induzione si verifica solo se questo conduttore è attraversato dalle linee del campo magnetico del campo. Se il conduttore si muove lungo le linee del campo, cioè non le attraversa, ma sembra scivolare lungo di esse, allora non viene indotto alcun campo elettromagnetico. Pertanto, la formula di cui sopra è valida solo quando il filo si muove perpendicolarmente alle linee del campo magnetico.

La direzione della fem indotta (così come la corrente nel filo) dipende dalla direzione in cui si muove il filo. Esiste una regola della mano destra per determinare la direzione dell'EMF indotto.

Se tieni il palmo della mano destra in modo che le linee del campo magnetico vi entrino e il pollice piegato indichi la direzione del movimento del conduttore, le quattro dita estese indicheranno la direzione dell'azione dell'EMF indotto e la direzione della corrente nel conduttore.

Regola della mano destra

Induzione EMF nella bobina

Abbiamo già detto che per creare un EMF di induzione in un filo, è necessario spostare il filo stesso o il campo magnetico in un campo magnetico. In entrambi i casi il filo deve essere attraversato dalle linee del campo magnetico del campo, altrimenti non verrà indotta alcuna fem. La fem indotta, e quindi la corrente indotta, può verificarsi non solo in un filo rettilineo, ma anche in un filo attorcigliato in una bobina.

Quando ci si sposta all'interno bobine di un magnete permanente, in esso viene indotto un campo elettromagnetico dovuto al fatto che il flusso magnetico del magnete attraversa le spire della bobina, cioè allo stesso modo di quando si sposta un filo rettilineo nel campo di un magnete.

Se il magnete viene abbassato lentamente nella bobina, l'EMF che ne deriva sarà così piccolo che l'ago del dispositivo potrebbe non deviare nemmeno. Se, al contrario, il magnete viene inserito rapidamente nella bobina, la deflessione della freccia sarà grande. Ciò significa che l'entità dell'EMF indotto e, di conseguenza, l'intensità della corrente nella bobina dipende dalla velocità del magnete, ovvero dalla velocità con cui le linee di campo del campo attraversano le spire della bobina. Se ora, alternativamente, prima un magnete forte e poi un magnete debole vengono inseriti nella bobina alla stessa velocità, noterai che con un magnete forte l'ago del dispositivo devierà di un angolo maggiore.Significa che l'entità dell'EMF indotto e, di conseguenza, l'intensità della corrente nella bobina dipende dall'entità del flusso magnetico del magnete.

Infine, se lo stesso magnete viene introdotto alla stessa velocità, prima in una bobina con un numero elevato di spire, e poi con un numero molto minore, allora nel primo caso l'ago del dispositivo devierà di un angolo maggiore che in il secondo. Ciò significa che l'entità dell'EMF indotta e, di conseguenza, l'intensità della corrente nella bobina dipende dal numero delle sue spire. Gli stessi risultati si possono ottenere se si utilizza un elettromagnete al posto di un magnete permanente.

La direzione di induzione dell'EMF nella bobina dipende dalla direzione del movimento del magnete. Come determinare la direzione dell'EMF di induzione, dice la legge stabilita da E. H. Lenz.

Legge di Lenz dell'induzione elettromagnetica

Qualsiasi cambiamento nel flusso magnetico all'interno della bobina è accompagnato dalla comparsa di un EMF di induzione in esso, e più veloce è il cambiamento del flusso magnetico che penetra nella bobina, maggiore è l'EMF in esso.

Se la bobina in cui viene creata l'EMF di induzione è chiusa a un circuito esterno, una corrente di induzione scorre attraverso le sue spire, creando un campo magnetico attorno al filo, grazie al quale la bobina si trasforma in un solenoide. Si scopre che il campo magnetico esterno variabile induce una corrente indotta nella bobina, che a sua volta crea il proprio campo magnetico attorno alla bobina, il campo di corrente.

Studiando questo fenomeno, E. H. Lenz ha stabilito una legge che determina la direzione della corrente di induzione nella bobina e, di conseguenza, la direzione dell'EMF di induzione.La fem di induzione che si verifica nella bobina quando il flusso magnetico cambia in essa crea una corrente nella bobina in una direzione tale che il flusso magnetico della bobina creato da questa corrente impedisce la variazione del flusso magnetico esterno.

La legge di Lenz è valida per tutti i casi di induzione di corrente nei fili, indipendentemente dalla forma dei fili e da come si ottiene la variazione del campo magnetico esterno.

Quando il magnete permanente si sposta rispetto alla bobina di filo collegata ai terminali del galvanometro, o quando la bobina si sposta rispetto al magnete, viene generata una corrente indotta.

Correnti di induzione in conduttori massivi

Il flusso magnetico variabile è in grado di indurre un campo elettromagnetico non solo nelle spire della bobina, ma anche in massicci conduttori metallici. Penetrando nello spessore di un conduttore massiccio, il flusso magnetico induce un campo elettromagnetico al suo interno, che crea correnti di induzione. Questi cosiddetti correnti parassite distribuiti su un filo pieno e vengono cortocircuitati in esso.

I nuclei dei trasformatori, i nuclei magnetici di varie macchine e dispositivi elettrici sono solo quei fili massicci che vengono riscaldati dalle correnti di induzione che si verificano in essi.Questo fenomeno è indesiderabile, quindi, al fine di ridurre l'entità delle correnti di induzione, le parti di le macchine elettriche e il nucleo del trasformatore non sono massicci, ma sono costituiti da fogli sottili isolati tra loro con carta o uno strato di vernice isolante. Pertanto, il percorso di propagazione delle correnti parassite lungo la massa del conduttore è bloccato.

Ma a volte in pratica le correnti parassite vengono utilizzate anche come correnti utili. L'uso di queste correnti si basa, ad esempio, sul lavoro forni di riscaldo ad induzione, contatori elettrici e i cosiddetti smorzatori magnetici delle parti mobili degli strumenti di misura elettrici.

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