1.

Introduzione

Motori e generatori elettrici Macchine elettriche rotanti, usate per convertire energia elettrica in energia meccanica o viceversa. In particolare, le macchine che trasformano energia elettrica in energia meccanica sono dette motori elettrici, quelle che eseguono l'operazione inversa sono invece chiamate generatori elettrici.

Il funzionamento delle macchine elettriche rotanti si basa su due fenomeni fisici correlati. Il primo è il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, scoperto nel 1831 dal fisico britannico Michael Faraday: se un conduttore si sposta in un campo magnetico, o, più precisamente, se varia il flusso di induzione magnetica concatenato con il conduttore, in quest'ultimo viene indotta una corrente elettrica. Il secondo fenomeno fu invece osservato per la prima volta nel 1820 dal fisico francese André-Marie Ampère: un conduttore percorso da corrente e immerso in un campo magnetico è sottoposto a una forza che dipende dalla geometria del sistema.

Il più semplice di tutti i generatori elettrici è il disco di Faraday, costituito essenzialmente da un disco di rame montato in modo che una parte di esso si trovi fra i poli di un magnete a ferro di cavallo (e dunque senta il campo magnetico da essi generato). Quando il disco viene messo in rotazione, il campo magnetico induce una corrente elettrica fra il centro e il bordo del disco, che può essere utilizzata per alimentare un circuito. Il disco di Faraday funziona anche come motore, applicando fra il bordo e il centro una tensione che produce una corrente elettrica; per effetto del campo, il disco è sottoposto a una forza che lo fa ruotare.

Il campo magnetico generato da un magnete permanente può essere utilizzato per azionare generatori o motori elettrici di piccole dimensioni, mentre per le macchine più grandi è necessario fare uso di elettromagneti. Motori e generatori risultano quindi costituiti da due unità fondamentali: l'induttore, cioè l'elettromagnete con il suo avvolgimento, e l'indotto, cioè la struttura che porta i conduttori immersi nel campo magnetico e percorsi dalla corrente indotta (nei generatori) o dalla corrente di alimentazione (nei motori). L'indotto è in genere costituito da un nucleo di ferro dolce laminato attorno al quale sono avvolti a bobina i conduttori (avvolgimento).