1.

Introduzione

Induzione elettromagnetica Fenomeno fisico che consiste nella comparsa di una corrente elettrica all’interno di un circuito conduttore immerso in un campo magnetico, ogni volta che si verifica una variazione del flusso del campo attraverso il circuito stesso.

Il flusso del campo magnetico rappresenta il numero di linee di forza che attraversano una data superficie nell’unità di tempo; dipende da una parte dall’intensità, dalla direzione e dal verso del campo magnetico, dall’altra dall’estensione della superficie e dalla sua orientazione nello spazio. Aumentando o riducendo l’intensità del campo, spostando i magneti che lo producono, o variando l’orientazione nello spazio del circuito conduttore, si producono variazioni del flusso attraverso la superficie racchiusa dal circuito che “inducono” la nascita di una corrente elettrica, detta per questo corrente indotta.

L’induzione elettromagnetica, scoperta nel 1831 dal fisico inglese Michael Faraday, permise l’invenzione del generatore elettrico rotativo, che converte lavoro meccanico in energia elettrica.

2.

Generatore elettrico

Quando un conduttore, come un filo metallico, si muove tra i poli di un magnete, gli elettroni del filo vengono sottoposti all’azione di una forza (forza di Lorentz) che li spinge verso una delle estremità, lasciando gli atomi dell’altra estremità carichi positivamente. Tale spostamento crea una differenza di potenziale che può essere utilizzata per generare corrente in un conduttore connesso ai capi del filo. Nel generatore elettrico rotativo, un filo circolare (spira) viene fatto ruotare attraverso un campo magnetico, in modo da produrre una differenza di potenziale e generare corrente all’interno di un circuito chiuso (vedi Motori e generatori elettrici).

3.

Trasformatore elettrico

Nei dispositivi che sfruttano il fenomeno dell’induzione elettromagnetica, la variazione del flusso si ottiene generalmente mediante campi magnetici di intensità variabile. Si mandano degli impulsi di corrente attraverso un filo conduttore o un’elettrocalamita, che generano un campo magnetico a impulsi. Ciò rende possibile l’induzione di una corrente elettrica in un circuito situato in posizione tale da risentire delle variazioni del campo.

Una delle principali applicazioni tecniche dell’induzione elettromagnetica è il trasformatore, un dispositivo costituito da due bobine conduttrici adiacenti, avvolte intorno a un nucleo di materiale ferromagnetico. La sua funzione consiste nell’accoppiare due o più circuiti in corrente alternata (AC), sfruttando l’induzione tra le due spire.

4.

Autoinduzione

Quando varia la corrente circolante in un circuito conduttore, il campo magnetico variabile che ne deriva investe il circuito stesso inducendo su di esso una differenza di potenziale. Questa differenza di potenziale autoindotta si oppone alla differenza di potenziale applicata e tende a ridurre o invertire la corrente originaria. Il concetto di autoinduzione elettrica è simile a quello di inerzia meccanica. Una bobina d’arresto tende ad addolcire l’andamento di una corrente variabile, così come un volano addolcisce quello rotatorio di un motore.

La capacità di autoinduzione di una bobina è quantificata dall’induttanza, grandezza fisica indipendente dall’intensità di corrente o dalla differenza di potenziale e determinata unicamente dalle caratteristiche geometriche della bobina e dalle proprietà magnetiche della sostanza che ne costituisce il nucleo.